一种钕铁硼磁体晶界扩散低熔点Dy/Tb合金技术

所属学院：新金属材料国家重点实验室

合作方式：☒整体转让 ☐技术许可 ☐作价入股 ☐合作开发 ☐其它_____

成果简介：

开发了一种钕铁硼磁体晶界扩散低熔点Dy/Tb合金技术，该技术通过设计(Dy/Tb)-(Cu/Al)低熔点合金，在其熔点以上某一温度进行扩散处理，合金熔融呈液态，沿钕铁硼晶界发生液态扩散，在2:14:1主相晶粒周围呈薄层网格状分布，晶界扩散后Nd2Fe14B晶粒表面形成一薄层富Dy/Tb壳层，强化Nd2Fe14B晶粒表面层，改善晶界附近局域的化学成分和结构特点，实现晶界改性，从而明显提高磁体矫顽力（矫顽力提升一至两个牌号）。

该技术大大提高了钕铁硼磁体晶界扩散速度与扩散效率，实现低重稀土Dy/Tb与高磁性能（特别是矫顽力）的统一，并拓宽技术应用范围，突破原本只适用较小尺寸磁体的限制。

成熟程度及推广应用情况：

目前处于何种研发阶段：☐研发☒小试☐中试☐小批量生产☐产业化。

推广应用情况：无。

技术优势：

科学设计了(Dy/Tb)-(Cu/Al)扩散源合金，由于该合金熔点低、润湿性好等特点，利用晶界扩散远高于体扩散的特点，在较低的温度较短的时间内，实现液态快速扩散至较深的深度，在富重稀土壳层的磁硬化和晶界去交换耦合的共同作用下，大幅提高磁体矫顽力的同时，几乎不损害剩磁。该法不仅大大提高扩散效率以及重稀土Dy/Tb的利用率，而且适合对尺度达到5mm以上的磁体进行有效扩散处理，使磁体的矫顽力提升1-2个档次（大于400-800kA/m）。

本技术的优势在于：通过设计低熔点、高润湿的(Dy/Tb)-(Cu/Al)扩散源合金，大大提高了钕铁硼磁体晶界扩散速度与扩散效率，拓宽技术应用范围，突破原本只适用较小尺寸磁体的限制；实现低重稀土Dy/Tb与高矫顽力的统一，不仅实现了材料的高性能，而且实现了节约稀土特别是重稀土Dy/Tb、降低原料成本和资源与环保可持续发展的统一。

性能指标：

磁体矫顽力Hcj增量≥400-800kA/m，剩磁Br减量≤0.02T。

磁体Dy/Tb增量≤0.5-0.8wt%

市场分析:

该技术可在钕铁硼稀土永磁材料制造企业推广使用，国内钕铁硼生产企业众多，分布广泛，如北京地区（北京中科三环高技术股份有限公司等）、浙江宁波地区（宁波韵升股份有限公司等）、江西赣州地区（江西金力永磁科技股份有限公司等）、安徽合肥地区（安徽大地熊新材料股份有限公司）、山东烟台地区（烟台正海生物科技股份有限公司等）、内蒙图包头地区（包头天和磁材技术有限公司）。

经济效益分析：

由于稀土资源的稀缺性，钕铁硼磁体行业的重点研发方向是在保证高磁性能（尤其是高矫顽力）的基础上，稀土总量以及重稀土元素的减量化使用，而晶界扩散技术由于其本身具有的重稀土集约化使用的特点，从而降低原材料成本，成为钕铁硼磁体行业极具吸引力的产业技术。相较于目前行业普遍采用的Dy/Tb金属单质或化合物（氟化物、氧化物、氢化物等）晶间扩散的方法，该技术设计的低熔点、高润湿的(Dy/Tb)-(Cu/Al)扩散源合金，可以进一步提高重稀土Dy/Tb的集约化使用，具有明显的原材料成本优势。

另一方面，由于(Dy/Tb)-(Cu/Al)扩散源合金的熔点低、润湿性好，大大促进晶界扩散的扩散效率，相较于目前行业普遍采用的Dy/Tb金属单质或化合物（氟化物、氧化物、氢化物等）晶间扩散的方法，该技术扩散温度降低、时间缩短（从10小时以上缩短到4小时左右），大大降低能耗、提高生产效率，从而在很大程度上节约制造成本。

该项目的实施符合市场发展的需求，提高了稀土永磁材料的产品附加值。按目前钕铁硼行业市场状况估算，N55产品（矫顽力955 kA/m）的市场单位售价约为240元/kg，晶界扩散后55H产品（矫顽力1355 kA/m）的市场单位售价330元/kg，差价90元/kg。以Dy-Cu合金扩散生产成本约30元/kg左右为例。产品技术附加值约90-30="60（元/kg）。例如：按照成品1000吨/年计算，约产生经济效益6000万/年。

成果亮点：

1. 具有自主知识产权，研究成果已授权发明专利3项：

（1）高学绪，卢克超，包小倩，汤明辉，李纪恒，一种压力浸渗Dy3+/Tb3+制备高性能钕铁硼磁体的方法，201610274316 .9，2018.1.2授权。

（2）包小倩，高学绪，汤明辉，卢克超，孙璐，一种提高高丰度稀土永磁材料磁性能的制备方法，201610248341.X，2017.9.15授权。

（3）包小倩，卢克超，汤明辉，高学绪，一种晶界扩散Dy-Cu合金制备高性能钕铁硼磁体的方法，201510029340.1，2017.11.28授权。

2. 成果来源：自选以及宁波韵升股份有限公司横向项目等。

3. 技术先进性：国内先进。

通过设计(Dy/Tb)-(Cu/Al)低熔点合金，在其熔点以上某一温度进行扩散处理，合金熔融呈液态，沿钕铁硼晶界发生液态扩散，在2:14:1主相晶粒周围呈薄层网格状分布，晶界扩散后Nd2Fe14B晶粒表面形成一薄层富Dy/Tb壳层，强化Nd2Fe14B晶粒表面层，改善晶界附近局域的化学成分和结构特点。该技术大大提高了钕铁硼磁体晶界扩散速度与扩散效率，实现低重稀土Dy/Tb与高矫顽力的统一，并拓宽技术应用范围，突破原本只适用较小尺寸磁体的限制。

团队简介：

高学绪，教授，长期从事磁性材料的研究。

包小倩，副教授，长期从事磁性材料的研究。

李纪恒，副教授，长期从事磁性材料的研究。

成果相关照片：

联系方式：

北京科大科技园

010-62333830,62335841,62335665,62333626