燒結(jié)釹鐵硼永磁材料制備技術(shù)

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1、燒結(jié)釹鐵硼永磁材料制備技術(shù)2021/6/23冶金與環(huán)境學(xué)院2021/6/231稀土永磁材料的發(fā)展稀土永磁材料到目前為止已經(jīng)發(fā)展了三代產(chǎn)品，1966年K.Strnat應(yīng)用粉末粘結(jié)法制作了RECo5型合金，該材料具有極高的磁各向異性常數(shù)，稱為第一代稀土永磁體也即1：5型SmCo合金，磁能積典型值為200kJ/m3；第二代永磁材料是2：17型SmCo合金，即Sm2Co17，磁能積大約300kJ/m3；1983年日本和美國(guó)發(fā)現(xiàn)了釹鐵硼合金，也就是Nd2Fe14B合金，其磁能積約為400kJ/m3~490kJ/m3，理論值可達(dá)到640kJ/m3，稱之為第三代稀土永磁材料；隨著研究的不斷深入，釹

2、鐵硼磁性性能不斷改善。2021/6/232釹鐵硼永磁材料生產(chǎn)發(fā)展與應(yīng)用全球釹鐵硼產(chǎn)量在過(guò)去近三十年中取得了快速增長(zhǎng)，由1983年的不足1噸增加到2010年的13.43萬(wàn)噸，其中我國(guó)的產(chǎn)量達(dá)10.8萬(wàn)噸，占全球釹鐵硼總產(chǎn)量的80%。燒結(jié)釹鐵硼磁體產(chǎn)量由2001年的1.25萬(wàn)噸，增加到2010年的12萬(wàn)噸，約占釹鐵硼總產(chǎn)量90%，并在過(guò)去十年間保持年均26.5%的速率快速增長(zhǎng)。與燒結(jié)釹鐵硼相比，粘結(jié)釹鐵硼規(guī)模小很多，但也一直保持較好的發(fā)展勢(shì)頭，2001~2010年間全球粘結(jié)釹鐵硼磁體產(chǎn)量以年均8%的速率增長(zhǎng)，2010年產(chǎn)量達(dá)1.43萬(wàn)噸，其中我國(guó)產(chǎn)量達(dá)到1萬(wàn)噸，占全球粘結(jié)釹鐵硼產(chǎn)量的近7

3、0%，并以年均近30%的速率高速增長(zhǎng)。2021/6/233釹鐵硼永磁材料生產(chǎn)發(fā)展與應(yīng)用釹鐵硼磁體由于其本身的優(yōu)異磁性能和良好的性能價(jià)格比廣泛應(yīng)用于微波通訊、音像、儀器儀表、電機(jī)工程、計(jì)算機(jī)、磁分離、磁療等領(lǐng)域。信息技術(shù)方面，硬、軟磁盤、光盤驅(qū)動(dòng)器和打印機(jī)驅(qū)動(dòng)頭是釹鐵硼磁體材料；醫(yī)療器械方面，核磁共振成像儀已成為各大醫(yī)院必須配備的醫(yī)療器械，每臺(tái)核磁共振成像儀需要釹鐵硼磁體0.5噸；機(jī)床工業(yè)方面，NC機(jī)床80%采用直流釹鐵硼永磁電機(jī)控制；日常生活方面，汽車防霧尾燈、磁卡門鎖，禮品盒開關(guān)是釹鐵硼永磁材料等。2021/6/234釹鐵硼永磁材料制備技術(shù)釹鐵硼永磁材料可分為燒結(jié)釹鐵硼、粘結(jié)釹鐵硼

4、和注塑釹鐵硼。燒結(jié)釹鐵硼磁性能較好，但生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，成本也較高。粘結(jié)釹鐵硼磁體，雖因粘結(jié)劑的加入使得磁性能降低，但其具有易批量生產(chǎn)、制造尺寸精確、形狀復(fù)雜、密度小、磁性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在電子和醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。注塑釹鐵硼有極高的尺寸精確度，容易制成各向異性、形狀復(fù)雜的薄壁環(huán)或薄磁體。2021/6/235燒結(jié)釹鐵硼永磁材料制備技術(shù)燒結(jié)釹鐵硼磁體用粉末冶金方法制造。燒結(jié)Nd-Fe-B系永磁材料的磁性能主要由Nd2Fe14B基體相來(lái)決定的。Nd2Fe14B相的化學(xué)成分決定了磁極化強(qiáng)度Js和各向異性場(chǎng)HA。剩磁Br、矯頑力Hcb和磁能積(BH)max由成分和組織結(jié)構(gòu)決定。燒結(jié)釹鐵硼永磁材

5、料制作流程2021/6/236合金鑄造-平板鑄造合金鑄造技術(shù)是制備高性能燒結(jié)Nd-Fe-B磁體的關(guān)鍵工藝。高性能磁體制造，Nd-Fe-B合金鑄錠微觀組織應(yīng)該具有柱狀晶完整，沒有α-Fe偏析相，富釹相彌散分布的特點(diǎn)。常用的鑄造方法有平板鑄造、柱狀鑄造、薄板鑄造。平板鑄造模結(jié)構(gòu)圖1-金屬液，2-冷卻銅模，3-冷卻水平板鑄造是生產(chǎn)欽鐵硼最初采用的方法。它是通過(guò)將合金熔液澆鑄在底部水冷的平板狀銅錠模內(nèi),得到厚為30-50mm的板狀鑄錠。由于平板鑄造為單面冷卻，冷速較低，因此α-Fe較多(由SEM圖可知),非冷卻面處柱狀晶不完整,偏析較嚴(yán)重,對(duì)應(yīng)的磁能積在240-280KJ/m3左右。平板鑄造

6、SEM圖灰色-主相，白色-富釹相，黑色-αFe2021/6/237合金鑄造-柱狀鑄造柱狀鑄造是現(xiàn)在采用較廣泛的鑄造工藝之一，將Nd-Fe-B合金熔液澆鑄在柱狀(圓柱或長(zhǎng)方柱)銅錠模內(nèi)，錠模底部和四周都有水冷，得到圓柱形直徑約100mm的鑄錠。由于冷速提高,可以形成完整的柱狀品，但依然有較多α-Fe存在。主相晶粒度為50-80μm，而α-Fe呈彌散分布，枝晶也有幾個(gè)微米尺度，對(duì)應(yīng)的磁能積在280-300KJ/m3左右。柱狀鑄造SEM圖灰色-主相，白色-富釹相，黑色-αFe柱狀鑄造模結(jié)構(gòu)圖1-金屬液，2-冷卻銅模，3-冷卻水2021/6/238合金鑄造-薄板鑄造柱狀鑄造是現(xiàn)在采用較廣泛的

7、鑄造工藝之一，將Nd-Fe-B合金熔液澆鑄在柱狀(圓柱或長(zhǎng)方柱)銅錠模內(nèi)，錠模底部和四周都有水冷，得到圓柱形直徑約100mm的鑄錠。由于冷速提高,可以形成完整的柱狀品，但依然有較多α-Fe存在。主相晶粒度為50-80μm，而α-Fe呈彌散分布，枝晶也有幾個(gè)微米尺度，對(duì)應(yīng)的磁能積在280-300KJ/m3左右。薄板鑄造SEM圖灰色-主相，白色-富釹相，黑色-αFe薄板鑄造模結(jié)構(gòu)圖1-金屬液，2-冷卻銅模，3、4-冷卻水2021/6/239合金鑄造新工藝-薄片