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烧结钕铁硼永磁材料发现至今已有三十多年历史,因其较高的性价比,在很多领域有广泛的应用。但由于钕铁硼的大量生产,使稀土金属Nd和Pr过度使用,而La和Ce大量积压,造成稀土资源利用的不均衡。且制备钕铁硼的传统工艺因过分追求原材料的纯度,分离稀土金属对环境造成了严重污染和资源的大量浪费。因此,基于稀土资源综合利用和环境保护的考虑,研究利用白云鄂博矿共伴生LaCe金属(简写成LC)与混合稀土金属(Misch-Metal,简写成MM)制备性价比更高的资源节约型R-Fe-B永磁材料。 本文利用铸锭工艺与双主相合金法相结合,制备白云鄂博共伴生LaCe稀土永磁体,添加量从0wt.%增加到30wt.%,剩磁的下降仅为17.5%,而矫顽力的下降为62.2%。当LaCe金属添加量为25wt.%,具有最佳磁性能为Br=11.32 kGs,Hcj=3.499 kOe,(BH)max=21.53 MGOe。含有LaCe金属的烧结R-Fe-B(R=Nd,La,Ce)永磁体对微结构和制备工艺极其敏感,La和Ce以R-Fe-B多主相结构的形式存在,La元素更加容易扩散到晶界,形成团聚状晶界,造成主相体积分数和有利晶界相的减少。 研究利用铸锭工艺制备白云鄂博矿共伴生混合稀土永磁体。发现烧结温度明显影响烧结MM-Fe-B永磁材料的组织和性能,随烧结温度的升高,磁体的致密度升高,主相晶粒长大,富稀土相分布更加均匀。得出最佳烧结MM-Fe-B永磁体的工艺为980℃×2.5h,最优磁性能为 Br=8.616 kGs, Hcj=2.156 kOe,(BH)max=10.63 MGOe。同时使用速凝工艺与双主相合金的方法相结合,采用白云鄂博共伴生混合稀土替代金属Nd,分别制备出了添加量为0wt.%、10wt.%、20wt.%、30wt.%、40wt.%、50wt.%、70wt.%的烧结R-Fe-B(R=Pr,Nd,La,Ce)永磁体。当MM占稀土总量20wt.%时,最优磁性能为Br=13.26 kGs,Hcj=8.368 kOe,(BH)max=41.49 MGOe,其磁性能与N40磁性产品相当,但生产每吨磁体原材料成本可降低2.4万元。并且含有MM的R-Fe-B永磁体烧结温度和热处理温度较低,具有节能的作用。微结构分析发现其主相分布存在富LaCe和贫LaCe的不同晶粒,表明形成的主相是双主相结构。R-Fe-B永磁体有少量CeFe2相和杂相的出现。新相形成并且分布在晶界区域内,导致了晶界相的重构,使磁性能下降。 为了提高含MM烧结R-Fe-B永磁体的矫顽力,利用添加PrNd纳米颗粒的方法优化晶界相,研究了 PrNd纳米颗粒对 MM占稀土总量30wt.%的烧结R-Fe-B(R=Pr,Nd,La,Ce)永磁体磁性能与微结构的影响。PrNd纳米颗粒添加量分别为0wt.%、2.5wt.%、5wt.%、7.5wt.%、10wt.%,随PrNd纳米颗粒含量的增加,R-Fe-B的剩磁、最大磁能积和密度都是先增加后减小,矫顽力单调增加,而方形度单调减小。当添加量为5wt.%时,磁性能最优为 Br=13.32 kGs, Hcj=10.97 kOe,(BH)max=40.03 MGOe,其磁性能与N40磁性产品相比较,生产每吨磁体原材料成本降低1.8万元。PrNd纳米颗粒可以使主相晶格参数减小,且优化了富稀土相成分和分布,有效的增加去磁交换耦合作用,提高了矫顽力。同时主相晶粒更加均匀、细化,穿晶畴明显减少,提高了反磁化畴形核场,具有增强矫顽力的效应。