离子型混合稀土永磁材料的结构可控制备及科学问题研究

The extraction of ionic rare earth in Southern China is a high cost process and leads to serious environment pollution. Direct use of the typical ionic rare earth with high cerium and lanthanum content in Xunwu without separation or less extraction for permanent magnets instead of Pr, Nd rare earth can not only save the expensive the rare earth resources but also reduce the environmental pollution. However, It is different between the La, Ce based hard magnetic phase and Nd, Pr based phase in phase stability, phase metallurgical behavior, structures and properties, etc. In this project, A basic database for composition, structure, performance will be established, based on the investigations on the precipitation behavior metallurgical behavior of the LRE2Fe14B (LRE = La, Ce) phase and the mixed rare earth (LRE, Nd/Pr)-Fe-B magnets. A soft/hard core/shell structure of rare earth permanent magnet will be prepared by a single alloying method and grain boundary diffusion, and (or) double alloy solution. Also, the formation mechanism will be understand. The two-phase coupling and coercivity mechanism will be studied by demagnetization curve, initial magnetization curve and M-T curve analysis.

离子型稀土矿提取不仅成本高，且污染环境严重。将南方离子型稀土矿典型代表寻乌高铈富镧型稀土矿不经分离或减少提纯分离步聚直接应用于稀土永磁材料，既可合理利用高丰度La、Ce等轻稀土资源，缓解Nd、Pr等稀土资源的过渡消耗，亦能节省人力物力成本，降低环境污染。但是，轻稀土La、Ce所形成的硬磁相在相稳定性、晶界相中的冶金行为及其对组织结构和性能的影响等基础问题均与Nd、Pr所形成的硬磁相存在较大差别，目前这方面还缺乏系统的研究。本项目拟通过丰量轻稀土LRE2Fe14B(LRE=La, Ce)化合物相析出行为及其在混合稀土(LRE, Nd/Pr)-Fe-B磁体中的冶金行为研究，建立磁体成分–组织–性能的基本数据库。采用单合金法+晶界扩散或双合金法制备具有外硬内软核/壳结构的稀土永磁体，并理解其形成机制。通过退磁曲线、起始磁化曲线、M-T曲线的分析，研究两相的耦合机理，并解释其矫顽力机制。

本课题针对离子型稀土矿提取带来的环境污染问题，将南方离子型稀土矿不经分离或减少提纯分离步聚直接应用于稀土永磁材料。项目利用离子型混合稀土制备纳米晶MM-Fe-B基合金以及磁体，通过成分调节以及制备工艺优化，研究了MM-Fe-B基合金与磁体的性能、微观结构以及磁特性。通过稀土比例以及含量的变化，优化MM-Fe-B合金的性能，选取最优性能的条带作为SPS烧结磁体的原料，优化烧结工艺，制备纳米晶MM-Fe-B基磁体，研究磁体的性能和热稳定性。并取得了以下两个创新成果：.（1）以典型离子型稀土矿代表—江西赣州龙南矿制备了MM-Fe-B，对合金常温和高温磁性能、热稳定性、微观结构及相析出行为、居里温度、矫顽力机制的研究，对于混合稀土制备的永磁体主要为微米晶磁体，并通过放电等离子烧结制备纳米晶MM-Fe-B基永磁体，探究了烧结工艺对磁体的相组成、微观结构、磁性能和晶间相互作用的影响相关成果尚属首次。.（2）发现了纳米晶Ce-Fe-B基放电等离子烧结磁体中的粉末具有核壳结构特征，其中粉末核层Ce含量高，壳层Ce含量低。深入研究了Nd元素与Ce-Fe-B基粉末中Ce元素的交换机制，对纳米晶Ce-Fe-B基磁体的设计和制备具有重要的指导意义。.本项目的相关结论和成果对利用南方离子型混合稀土制备永磁材料和高丰度Ce基稀土永磁材料的研究与开发具有重要的学术价值和实际意义，相关结论可为相应烧结磁体的制备提供较好的参考。.