本發明涉及脫氮處理領域，涉及了一種具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體及其制備方法。

背景技術：

1、釹鐵硼永磁材料作為第三代稀土永磁材料，因其優異的磁性能，在風力發電、新能源汽車、電子設備等現代工業中扮演著重要的角色。其中永磁電機憑借其高效率、低損耗、高穩定性以及重量和體積方面的優勢成為技術產業發展的重要組成部分。然而在實際應用中，作為電機轉子的永磁體在高頻交變的電磁場環境下產生的渦流損耗及高速機械運動引起的電機高工作溫度(150℃～200℃)，往往會導致較低居里溫度(～315℃)的釹鐵硼磁體出現熱退磁現象，嚴重損害永磁電機的高效穩定運行。因此降低永磁體在高頻交變的電磁場環境下產生的渦流損耗很有必要。

2、目前，降低磁體渦流損耗的方法主要有以下兩種：一是優化電機轉子磁體的設計。如通過分割磁體來達到減少渦流損耗，但是通過金屬外殼來分割磁體，減少渦流損耗的收效甚微，而且會提高生產制造成本；二是提高磁體本身的電阻率。磁體渦流損耗與磁體的電阻率呈反比，因此提高磁體的電阻率可降低渦流損耗。

3、提高磁體電阻率常用的方法主要是添加一定量的高電阻率物質如氟化物、氧化物、氮化物等。

4、例如中國專利cn111243813a公開了一種高電阻率銨鐵硼稀土合金及其制備方法。該釹鐵硼稀土合金的微觀結構為釹鐵硼基體均勻地被高電阻率絕緣材料分隔為不同的單元，由釹鐵硼納米晶合金粉末及其表面包覆的納米無機絕緣材料層組成。該方法可以大幅度減少絕緣材料的用量，提高絕緣材料在基體中的分布均勻性。

5、中國專利cn104051104b公開了一種釹鐵硼永磁磁體及其制備方法，該釹鐵硼永磁磁體包括釹鐵硼磁體和稀土化合物，稀土化合物均勻分布在釹鐵硼磁體中。該釹鐵硼永磁磁體在釹鐵硼磁體中間形成多層稀土化合物阻隔層，可實現磁體電阻率大幅度提高，同時將稀土化合物集中于中間夾層，減少了高熔點的稀土化合物對相鄰兩層磁體結構的影響。

6、中國專利cn118335504?a公開了一種釹鐵硼永磁體的制備方法，具體公開了將釹鐵硼熱壓磁體分割，中間添加納米無機絕緣材料夾層的方法，制備出性能優異、且電阻率和磁性能同時滿足產品使用情況的釹鐵硼永磁體。

7、中國專利cn?101847487?a公開了梯度電阻r-fe-b系磁體及其生產方法，該梯度電阻r-fe-b系磁體為至少具有兩層矯頑力不同的燒結釹鐵硼磁體，包括表面層g和主體層h，表面層g通過燒結層i與主體層h相連接，表面層g的氧含量大于主體層h，表面層g的電阻率不低于主體層h。

8、中國專利cn116666098a公開了一種提高釹鐵硼永磁體難磁化方向電阻率的方法。通過設計模具，涂覆高電阻率物質，進行復合磁體變形，制備了一種在熱壓/熱變形磁體難磁化軸方向具有更高電阻率的釹鐵硼磁體，有效降低了垂直于磁體易磁化方向平面內產生的渦流。

9、以上現有技術大都是通過改善磁粉顆粒或者磁體的絕緣性來提高磁體的電阻率，部分工藝提高電阻率程度有限且工藝操作復雜，成本較高，引入絕緣材料較多，不易實現穩定生產。

10、本發明通過對永磁電機進行電磁分析和磁熱分析研究發現，在電機運行過程中，由于釹鐵硼磁體轉子和繞組定子之間的相對位移，在磁體的表面區域，氣隙磁密度變化大，會導致高感生電動勢和更高的渦流損耗。因此有效的降低磁體表面層的渦流損耗對實現釹鐵硼磁體整體渦流損耗的降低具有重要意義。

技術實現思路

1、針對背景技術中存在的技術問題，本發明的目的在于提供一種具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體及其制備方法。該方法旨在降低磁體在電機工作時產生的渦流損耗，以降低磁體溫升，提高磁體工作的穩定性。

2、為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

3、本發明的第一方面提供了一種具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、制備混合粉體：將高電阻率材料與原始釹鐵硼磁粉在研磨皿中充分均勻混合，得到混合粉體；

5、s2、將原始釹鐵硼磁粉和混合粉體依次放入熱壓模具中，裝入真空熱壓爐中進行熱壓成型，得到各向同性熱壓釹鐵硼磁體；

6、s3、將各向同性熱壓釹鐵硼磁體進行熱變形處理，得到具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體。

7、優選地，所述原始釹鐵硼磁粉中，各成分按質量百分比組成包括：nd?10～31％、pr0.1～18％、dy?0.02～5％、co?4～5.2％、b?0.9％～1.2％、ga?0.5～1％、余量為fe。

8、優選地，步驟s1中，所述高電阻率材料的質量為混合粉體的0.9～20wt％。

9、優選地，所述高電阻率材料為aln、si3n4、caf2、ndf3、dyf3中的一種或者兩種以上的組合。

10、優選地，步驟s2中，所述熱壓成型在真空環境下進行，真空度為1～10pa，熱壓成型的溫度為500～650℃，熱壓成型的時間為1～3min。

11、優選地，步驟s3中，所述熱變形處理在惰性環境下進行，惰性氣體為氬氣，熱變形溫度為850～900℃，熱變形時壓力為3～5t，壓速為0.1～0.3mm/s，變形量為70％。

12、本發明的第二方面提供了上述制備方法制得的具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體，所述釹鐵硼磁體至少包含兩層不同電阻率的釹鐵硼磁性材料層，具體由一層高電阻率層和至少一層低電阻率層組成，其中高電阻率層通過向原始釹鐵硼磁粉中添加高電阻率材料混合而形成，低電阻率層由原始釹鐵硼磁粉即未添加高電阻率材料形成。

13、優選地，所述高電阻率層的厚度不高于所得釹鐵硼磁體總厚度的50％。

14、本發明具備如下有益效果：

15、(1)由于在電機實際運行中，磁體的渦流損耗是由表面到內部逐漸降低。鑒于此，本發明通過添加高電阻率材料并將其集中于磁體的表層，制備了一種具有電阻率由表層及內部梯度分布(結構)的釹鐵硼磁體，既可以降低非磁性物質的加入對磁體整體性能的影響，維持磁體的較高性能，同時表層的高電阻率層降低了更大的渦流損耗，從而降低了磁體整體的渦流損耗和磁體的溫升，提高了磁體的工作穩定性和絕緣物質即高電阻率材料的利用率，降低了生產成本。

16、(2)本發明中，通過在熱壓/熱變形釹鐵硼磁體中引入高電阻率(絕緣)材料，獲得了具有高電阻率的釹鐵硼熱壓/熱變形磁體，通過形成電阻率梯度分布結構，降低了高電阻率(絕緣)材料的添加量。另本發明制備工藝簡便，成本低廉。

技術特征：

1.一種具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于，所述原始釹鐵硼磁粉中，各成分按質量百分比組成包括：nd?10～31％、pr?0.1～18％、dy?0.02～5％、co?4～5.2％、b?0.9％～1.2％、ga?0.5～1％、余量為fe。

3.根據權利要求1所述的一種具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述高電阻率材料的質量為混合粉體的0.9~20wt%。

4.根據權利要求1所述的一種具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于，所述高電阻率材料為aln、si3n4、caf2、ndf3、dyf3中的一種或者兩種以上的組合。

5.根據權利要求1所述的一種具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述熱壓成型在真空環境下進行，真空度為1~10pa，熱壓成型的溫度為500~650℃，熱壓成型時的壓力為3~5t，熱壓成型的時間為1~3min。

6.根據權利要求1所述的一種具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述熱變形處理在惰性環境下進行，惰性氣體為氬氣，熱變形溫度為850~900℃，熱變形時壓力為3~5t，壓速為0.1~0.3mm/s，變形量為70%。

7.一種如權利要求1-6任一項所述制備方法制得的具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體。

8.根據權利要求7所述的釹鐵硼磁體，其特征在于，所述釹鐵硼磁體由高電阻率層和低電阻率層組成，其中所述高電阻率層的厚度不高于所得釹鐵硼磁體總厚度的50%。

技術總結
本發明公開了一種具有電阻率梯度分布結構的釹鐵硼磁體及其制備方法，本發明通過添加高電阻率材料并將其集中于磁體的表層，制備了一種具有電阻率由表層及內部梯度分布(結構)的釹鐵硼磁體，既可以降低非磁性物質的加入對磁體整體性能的影響，維持磁體的較高性能，同時表層的高電阻率層降低了更大的渦流損耗，從而降低了磁體整體的渦流損耗和磁體的溫升，提高了磁體的工作穩定性和絕緣物質即高電阻率材料的利用率；本發明通過形成電阻率梯度分布結構，降低了高電阻率材料的添加量。另本發明制備工藝簡便，成本低廉。

技術研發人員：黃光偉,陸通,張海天,王亞娜,張鴻榮,雷芃
受保護的技術使用者：河北工程大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28