本发明涉及磁性材料领域，具体涉及一种贫稀土双相复合磁性材料及其制备方法。
背景技术：
1、双相复合磁性材料是一类由纳米尺度的软磁相和硬磁相彼此均匀弥散分布、通过相邻原子磁矩交换耦合作用形成的新型磁性材料，随着新成分体系的不断开发和理论研究的不断深入，双相复合磁性材料的研究主要集中于两个方向，一是突破稀土永磁材料的最大磁能积极限，开发出高剩磁高矫顽力的双相复合磁体，促进其在发电机、传感器等领域的应用，加快推进电子器件向小型化、高效化方向发展；二是开展高剩磁低矫顽力双相复合磁性材料的研发，提升材料的充退磁（软硬磁功能转换）特性，促进其在磁控开关、电抗器、变压器等电磁转换器件中的应用，推动器件向高电磁转换效率、低损耗方向发展。
2、目前，对于高剩磁高矫顽力双相复合磁体，块状材料的最大磁能积已经高达55.5mgoe，十分接近单相烧结钕铁硼磁体，而纳米多层膜结构材料的最大磁能积最高已达61.1mgoe，突破了稀土永磁材料的最大磁能积极限。但对于高剩磁低矫顽力双相复合磁体，仍然存在两个问题：一是受材料成分体系限制，稀土元素含量普遍较高，虽然易于形成re2fe14b硬磁相和起晶界润滑作用的富稀土相，保证软硬磁相间交换耦合作用的同时，防止磁体开裂，但高稀土含量也造成了关键稀土资源的过渡利用和硬磁相含量的增加，导致双相复合磁性材料的剩磁低、矫顽力偏大、成本高。另一方面受制备技术限制，将带材粘结成磁体后，由于掺杂了非磁性粘结剂，导致磁体的磁性能较双相复合磁性带材显著下降。
技术实现思路
1、针对上述现有高剩磁低矫顽力双相复合磁性材料磁性能差、成本高等问题，本发明提供一种贫稀土双相复合磁性材料及其制备方法，本发明的贫稀土双相复合磁性材料兼具高剩磁、低矫顽力、低成本等优点，有利于在磁控开关、电抗器、变压器等电磁转换器件中进行应用。
2、本发明是通过以下技术方案来实现：
3、一种贫稀土双相复合磁性材料，所述贫稀土双相复合磁性材料的结构通式为：(reand1-a)b(fe1-ccoc)100-b-e-f-g-h(b1-dqd)ecuftgmh；
4、其中，re为轻稀土元素，q为主族元素，t为低熔点元素，m为晶粒细化元素；
5、 a、 c、 d分别表示re、co、q对nd、fe、b元素的替代摩尔分数，满足0≤ a≤0.2，0≤ c≤0.05，0≤ d≤1；
6、 b、e、f、g、h分别表示nd与轻稀土元素总含量、b与主族元素总含量、cu元素、低熔点元素、晶粒细化元素所占的摩尔份数，满足4≤ b≤7，6≤ e≤10，0≤ f≤1，0≤ g≤1，0≤ h≤2。
7、进一步地，所述轻稀土元素re为la、ce和y中的一种或两种；
8、和/或，所述主族元素q为c、n、si和p中的一种或两种；
9、和/或，所述低熔点元素t为ga、ge和al中的一种或两种；
10、和/或，所述晶粒细化元素m为ti、nb、mo和ta中的一种或两种。
11、一种贫稀土双相复合磁性材料的制备方法，包括以下步骤：
12、按照贫稀土双相复合磁性材料的结构通式称取原料，在保护气氛下，将原料熔炼若干次，得到熔炼均匀的合金铸锭；
13、将合金铸锭破碎后，在保护气氛下加热至熔融状态，将所得熔体流溢到冷却辊，形成非晶薄带；
14、将非晶薄带经磁-热-力多场耦合热处理，得到双相复合磁性材料纳米晶条带；
15、将双相复合磁性材料纳米晶条带经制粉和过筛后，得到前驱体磁粉，将前驱体磁粉与偶联剂、固化剂、胶合剂及填充剂混合压制，将压制好的磁体经加热反应，得到粘结磁体；
16、在粘结磁体表面均匀涂覆α-fe磁性涂层，得到贫稀土双相复合磁性材料。
17、进一步地，所述在保护气氛下，将原料熔炼若干次，具体为：在氩气气氛下，将nd、轻稀土元素re、b、低熔点元素t置于底部，fe、co、cu、主族元素q和晶粒细化元素m置于顶部，采用感应线圈对底部原料熔炼的同时，采用60~120a电流电弧对顶部原料熔炼，熔炼4~6次。
18、进一步地，所述非晶薄带的厚度为15~30μm，宽度为5~10mm，所述冷却辊的旋转速率为25~60m/s。
19、进一步地，所述磁-热-力多场耦合热处理具体为：以2~5℃/min的升温速率升至500~650℃，升温过程中同时施加1~2t的外磁场和100~300mpa的压力，保温5~15min。
20、进一步地，所述过筛具体为过120目筛，所述压制的压力为1500~2000mpa，压制的时间为30~60s。
21、进一步地，所述偶联剂采用kh-550硅烷，所述固化剂采用二氨基二苯基砜，所述胶合剂采用环氧树脂，所述填充剂采用丙酮；
22、所述前驱体磁粉与偶联剂、固化剂、胶合剂及填充剂的混合物中，偶联剂占比1~2wt.%，固化剂占比20~25wt.%，胶合剂占比3~5wt.%，填充剂占比10~15wt.%。
23、进一步地，所述加热反应具体为：在氩气气氛保护下160~180℃保温1~2h，然后冷却至室温。
24、进一步地，所述α-fe磁性涂层的厚度不超过0.5mm；
25、和/或，所述α-fe磁性涂层由30~35wt.%的α-fe磁粉、5~10wt.%的环氧树脂、3~5wt.%的纳米二氧化硅和50~62wt.%的丙酮组成；
26、和/或，所述α-fe磁粉粒度为10~125μm。
27、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
28、本发明为贫稀土双相复合磁性材料，所用轻稀土元素含量远低于常规双相复合磁性材料所需的高稀土含量。本发明贫稀土含量不但能够抑制过多高矫顽力的re2fe14b硬磁相生成，提高高饱和磁化强度α-fe的含量，有利于提高剩磁并降低矫顽力，而且双相复合磁性材料因稀土含量低而表现出温度稳定性高、耐热性和抗氧化性优异等优点，更有利于材料的实际应用。
29、另外，本发明所述的贫稀土双相复合磁性材料中，通过控制b元素含量，不但可以提高材料的非晶形成能力，缩短软硬磁相的晶化温度差，防止软磁相过早析出导致晶粒粗化，促进形成晶粒细小、均匀的微观组织，而且避免因生成低饱和磁化强度的fe3b软磁相和顺磁性的nd1.1fe4b4等富b相导致剩磁降低。co元素的少量添加增大了与fe元素之间的磁交换相互作用，有利于提高材料的高温稳定性和剩磁。主族元素q的少量添加不仅减小了磁性相的各向异性场，达到降低矫顽力的目的，还能够抑制除软硬磁相外的杂相（如晶粒细化元素与b元素易形成1:2杂相）生成，提高磁性相的含量，进而提高剩磁。通过控制低熔点元素t的含量，一方面，低熔点元素可以替代常规磁体中富稀土相，以脱溶物的形式存在于软硬磁相的晶界处，起润滑作用，有利于软硬磁相晶粒转动，并防止材料开裂。晶粒细化元素m通过在晶界处偏聚来促进晶粒细化，有利于提高软硬磁相间的交换耦合作用，达到提高材料剩磁的效果。
30、进一步地，本发明的稀土元素re为la、ce和y中的一种或两种，选用高丰度稀土元素la、ce、y部分替代贵重金属nd，不仅有利于节约关键稀土资源，节约成本，还会生成各向异性场远小于nd2fe14b的re2fe14b硬磁相，从而降低矫顽力。
31、本发明所述的贫稀土双相复合磁性材料的制备方法中，采用多场耦合热处理方式对双相复合磁性材料非晶薄带进行晶化处理，磁-热-力多场耦合作用不但可以降低软硬磁相的晶化温度，缩短晶化时间，促进非晶薄带晶化，而且通过改变磁性相晶粒的晶化动力学，显著细化晶粒尺寸，提高软硬磁相交换耦合作用，进而提高材料的剩磁。同时，在原有粘结磁体成型的基础上添加了磁性涂覆步骤，通过在粘结磁体表面涂覆一层具有高饱和磁化强度的α-fe磁性涂层，不但可以增大粘结磁体中磁粉间的粘合力，提高磁体的整体强度，而且能够进一步增加材料的剩磁并降低矫顽力，从而满足磁控开关、电抗器、变压器等电磁转换器件用高剩磁低矫顽力双相复合磁性材料的磁性能需求。
1.一种贫稀土双相复合磁性材料，其特征在于，所述贫稀土双相复合磁性材料的结构通式为：(reand1-a)b(fe1-ccoc)100-b-e-f-g-h(b1-dqd)ecuftgmh；
2.根据权利要求1所述的一种贫稀土双相复合磁性材料，其特征在于，
3.权利要求1或2所述的一种贫稀土双相复合磁性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种贫稀土双相复合磁性材料的制备方法，其特征在于，所述在保护气氛下，将原料熔炼若干次，具体为：在氩气气氛下，将nd、轻稀土元素re、b、低熔点元素t置于底部，fe、co、cu、主族元素q和晶粒细化元素m置于顶部，采用感应线圈对底部原料熔炼的同时，采用60~120a电流电弧对顶部原料熔炼，熔炼4~6次。
5.根据权利要求3所述的一种贫稀土双相复合磁性材料的制备方法，其特征在于，所述非晶薄带的厚度为15~30μm，宽度为5~10mm，所述冷却辊的旋转速率为25~60m/s。
6.根据权利要求3所述的一种贫稀土双相复合磁性材料的制备方法，其特征在于，所述磁-热-力多场耦合热处理具体为：以2~5℃/min的升温速率升至500~650℃，升温过程中同时施加1~2t的外磁场和100~300mpa的压力，保温5~15min。
7.根据权利要求3所述的一种贫稀土双相复合磁性材料的制备方法，其特征在于，所述过筛具体为过120目筛，所述压制的压力为1500~2000mpa，压制的时间为30~60s。
8.根据权利要求3所述的一种贫稀土双相复合磁性材料的制备方法，其特征在于，所述偶联剂采用kh-550硅烷，所述固化剂采用二氨基二苯基砜，所述胶合剂采用环氧树脂，所述填充剂采用丙酮；
9.根据权利要求3所述的一种贫稀土双相复合磁性材料的制备方法，其特征在于，所述加热反应具体为：在氩气气氛保护下160~180℃保温1~2h，然后冷却至室温。
10.根据权利要求3所述的一种贫稀土双相复合磁性材料的制备方法，其特征在于，所述α-fe磁性涂层的厚度不超过0.5mm；
