一種釹鐵硼磁體晶界擴散低熔點Dy/Tb合金技術

所屬學院：新金屬材料國家重點實驗室

合作方式：?整體轉讓 ?技術許可 ?作價入股 ?合作開發(fā) ?其它_____

成果簡介：

開發(fā)了一種釹鐵硼磁體晶界擴散低熔點Dy/Tb合金技術，該技術通過設計(Dy/Tb)-(Cu/Al)低熔點合金，在其熔點以上某一溫度進行擴散處理，合金熔融呈液態(tài)，沿釹鐵硼晶界發(fā)生液態(tài)擴散，在2:14:1主相晶粒周圍呈薄層網格狀分布，晶界擴散后Nd2Fe14B晶粒表面形成一薄層富Dy/Tb殼層，強化Nd2Fe14B晶粒表面層，改善晶界附近局域的化學成分和結構特點，實現(xiàn)晶界改性，從而明顯提高磁體矯頑力（矯頑力提升一至兩個牌號）。

該技術大大提高了釹鐵硼磁體晶界擴散速度與擴散效率，實現(xiàn)低重稀土Dy/Tb與高磁性能（特別是矯頑力）的統(tǒng)一，并拓寬技術應用范圍，突破原本只適用較小尺寸磁體的限制。

成熟程度及推廣應用情況：

目前處于何種研發(fā)階段：?研發(fā)?小試?中試?小批量生產?產業(yè)化。

推廣應用情況：無。

技術優(yōu)勢：

科學設計了(Dy/Tb)-(Cu/Al)擴散源合金，由于該合金熔點低、潤濕性好等特點，利用晶界擴散遠高于體擴散的特點，在較低的溫度較短的時間內，實現(xiàn)液態(tài)快速擴散至較深的深度，在富重稀土殼層的磁硬化和晶界去交換耦合的共同作用下，大幅提高磁體矯頑力的同時，幾乎不損害剩磁。該法不僅大大提高擴散效率以及重稀土Dy/Tb的利用率，而且適合對尺度達到5mm以上的磁體進行有效擴散處理，使磁體的矯頑力提升1-2個檔次（大于400-800kA/m）。

本技術的優(yōu)勢在于：通過設計低熔點、高潤濕的(Dy/Tb)-(Cu/Al)擴散源合金，大大提高了釹鐵硼磁體晶界擴散速度與擴散效率，拓寬技術應用范圍，突破原本只適用較小尺寸磁體的限制；實現(xiàn)低重稀土Dy/Tb與高矯頑力的統(tǒng)一，不僅實現(xiàn)了材料的高性能，而且實現(xiàn)了節(jié)約稀土特別是重稀土Dy/Tb、降低原料成本和資源與環(huán)保可持續(xù)發(fā)展的統(tǒng)一。

性能指標：

磁體矯頑力Hcj增量≥400-800kA/m，剩磁Br減量≤0.02T。

磁體Dy/Tb增量≤0.5-0.8wt%

市場分析:

該技術可在釹鐵硼稀土永磁材料制造企業(yè)推廣使用，國內釹鐵硼生產企業(yè)眾多，分布廣泛，如北京地區(qū)（北京中科三環(huán)高技術股份有限公司等）、浙江寧波地區(qū)（寧波韻升股份有限公司等）、江西贛州地區(qū)（江西金力永磁科技股份有限公司等）、安徽合肥地區(qū)（安徽大地熊新材料股份有限公司）、山東煙臺地區(qū)（煙臺正海生物科技股份有限公司等）、內蒙圖包頭地區(qū)（包頭天和磁材技術有限公司）。

經濟效益分析：

由于稀土資源的稀缺性，釹鐵硼磁體行業(yè)的重點研發(fā)方向是在保證高磁性能（尤其是高矯頑力）的基礎上，稀土總量以及重稀土元素的減量化使用，而晶界擴散技術由于其本身具有的重稀土集約化使用的特點，從而降低原材料成本，成為釹鐵硼磁體行業(yè)極具吸引力的產業(yè)技術。相較于目前行業(yè)普遍采用的Dy/Tb金屬單質或化合物（氟化物、氧化物、氫化物等）晶間擴散的方法，該技術設計的低熔點、高潤濕的(Dy/Tb)-(Cu/Al)擴散源合金，可以進一步提高重稀土Dy/Tb的集約化使用，具有明顯的原材料成本優(yōu)勢。

另一方面，由于(Dy/Tb)-(Cu/Al)擴散源合金的熔點低、潤濕性好，大大促進晶界擴散的擴散效率，相較于目前行業(yè)普遍采用的Dy/Tb金屬單質或化合物（氟化物、氧化物、氫化物等）晶間擴散的方法，該技術擴散溫度降低、時間縮短（從10小時以上縮短到4小時左右），大大降低能耗、提高生產效率，從而在很大程度上節(jié)約制造成本。

該項目的實施符合市場發(fā)展的需求，提高了稀土永磁材料的產品附加值。按目前釹鐵硼行業(yè)市場狀況估算，N55產品（矯頑力955 kA/m）的市場單位售價約為240元/kg，晶界擴散后55H產品（矯頑力1355 kA/m）的市場單位售價330元/kg，差價90元/kg。以Dy-Cu合金擴散生產成本約30元/kg左右為例。產品技術附加值約90-30="60（元/kg）。例如：按照成品1000噸/年計算，約產生經濟效益6000萬/年。

成果亮點：

1. 具有自主知識產權，研究成果已授權發(fā)明專利3項：

（1）高學緒，盧克超，包小倩，湯明輝，李紀恒，一種壓力浸滲Dy3+/Tb3+制備高性能釹鐵硼磁體的方法，201610274316 .9，2018.1.2授權。

（2）包小倩，高學緒，湯明輝，盧克超，孫璐，一種提高高豐度稀土永磁材料磁性能的制備方法，201610248341.X，2017.9.15授權。

（3）包小倩，盧克超，湯明輝，高學緒，一種晶界擴散Dy-Cu合金制備高性能釹鐵硼磁體的方法，201510029340.1，2017.11.28授權。

2. 成果來源：自選以及寧波韻升股份有限公司橫向項目等。

3. 技術先進性：國內先進。

通過設計(Dy/Tb)-(Cu/Al)低熔點合金，在其熔點以上某一溫度進行擴散處理，合金熔融呈液態(tài)，沿釹鐵硼晶界發(fā)生液態(tài)擴散，在2:14:1主相晶粒周圍呈薄層網格狀分布，晶界擴散后Nd2Fe14B晶粒表面形成一薄層富Dy/Tb殼層，強化Nd2Fe14B晶粒表面層，改善晶界附近局域的化學成分和結構特點。該技術大大提高了釹鐵硼磁體晶界擴散速度與擴散效率，實現(xiàn)低重稀土Dy/Tb與高矯頑力的統(tǒng)一，并拓寬技術應用范圍，突破原本只適用較小尺寸磁體的限制。

團隊簡介：

高學緒，教授，長期從事磁性材料的研究。

包小倩，副教授，長期從事磁性材料的研究。

李紀恒，副教授，長期從事磁性材料的研究。

成果相關照片：

聯(lián)系方式：

北京科大科技園

010-62333830,62335841,62335665,62333626