关于高丰度稀土永磁体

许多磁铁消费者想了解CeFeB磁铁的产业化进展,一些磁铁厂家声称CeFeB磁铁将成为新一代永磁体。然而,纯烧结CeFeB磁体早在多年前就已以失败告终,目前对CeFeB磁体的研究主要集中在(Ce,RE)FeB磁体上。

为什么CeFeB磁体近年来备受关注?

原因1:原材料成本

PrNd金属约占钕铁硼磁体原材料成本的90%。2010年稀土材料价格上涨5倍以上,磁体用户面临磁体成本的巨大压力,寻找低成本的磁体对他们来说是一项极其紧迫的任务。由于Ce的价格仅为PrNd的十分之一,CeFeB磁体的研究进展重新引起了终端用户的兴趣。

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理由二:合理利用稀土资源

铈是全球稀土储量最大的元素。氟碳铈矿中铈含量一般在43% ~ 50%之间。铈已广泛应用于抛光粉、储氢材料、燃料电池和合金钢等领域。大多数稀土元素以多元素共生的形式存在。钕铁硼磁体工业的快速发展导致了铈的严重积压。因此,铈的合理利用已上升到战略高度。

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为什么纯CeFeB磁铁不能满足要求?

大量的研究表明,CeFeB磁体的相组成与NdFeB磁体有很大的不同。钕铁硼磁体中的相包括Nd214B相,富nd相,富B相。两个和214B相和富nd相对钕铁硼磁体的磁性能有积极的影响。除了磁相Ce214B和B富阶段,也有很多CeFe2而在钕铁硼磁体中则找不到类似的相。这使得CeFeB的最佳组成不同于NdFeB体系。值得注意的是,CeFe2相位不利于得到高的固有矫顽力。

对于镧系元素,研究人员已经准备了R214并研究了它们的晶格结构和磁性能。R的晶格常数214B相呈现典型的镧系收缩,对Fe-Fe距离有影响。对Ce214B相,其晶格常数明显低于镧系元素的正常收缩趋势,这导致Fe-Fe距离缩小。因此,Ce的本征磁性能214B,如居里温度和饱和磁化,将远低于Nd214B由于上述因素。

分析了Ce中晶格常数和内磁特性异常的根本原因214B是铈元素的混合价态特征。铈原子的基态电子构型为[Xe]4f15d16年代2.铈离子可以以Ce的形式存在3+离子像一般的稀土离子,或者失去一个of电子是Ce4+离子。不同价态铈离子的选择性位点占据使铈呈现混合价态。

(Ce, RE) FeB磁体的工业化进展

纯CeFeB磁体已被证明是失败的,主要工作是用铈替代Pr/Nd制备(Ce, RE) FeB磁体。(Ce, RE) FeB的产业化主要由我国科研人员和高丰度稀土永磁体进行。实际上,中国的一些小型磁铁制造商多年前就已经在使用铈和镧了。中国研究团队提出双主相技术开发(Ce, RE) FeB磁体。(Ce, RE) FeB磁体的级别包括N45、N40、N38、N35、N33、N30、N28和N38M。铈的引入会导致固有矫顽力的降低,进而影响其居里温度和应用环境。研究人员希望利用稀土元素和钴等其他元素的联合添加来提高Max。(Ce, RE) FeB磁体的工作温度。

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