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1、燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的制造工藝原理!2009年06月26日燒結(jié)釹鐵硼系永磁材料是用粉末冶金方法制造的。其工藝流程如下：???原材料準(zhǔn)備→冶煉→鑄錠→破碎與制粉→磁場取向與壓型→燒結(jié)→回火→機(jī)加工與表面處理→檢測。下面按工藝流程的順序簡介其工藝原理。???燒結(jié)釹鐵硼系永磁材料的磁性能主要由Nd2Fe14B基體相來決定的。因?yàn)槠浯艠O化強(qiáng)度Js(Js=μ0Ms，Ms為飽和磁化強(qiáng)度)和各向異性場HA主要取決于Nd2Fe14B相的化學(xué)成分。雖然剩磁Br、矯頑力Hci和磁能積(BH)max是組織敏感量，但Br的極限值是Js，Hci的極限值是HA，(BH)max的極限值是(Js2)
2、/4μ0，所以合金成分設(shè)計(jì)和原材料選擇是至關(guān)重要的。???熔煉的目的是將純金屬料(Fe、Nd、B-Fe、Dy、A1、Nb、Co、Cu等)熔化，并確保(1)所有的金屬料熔清。純Fe和金屬Nd等的熔點(diǎn)較高，應(yīng)設(shè)法使它們完全熔清；(2)合金的設(shè)計(jì)成分準(zhǔn)確。造成成分不準(zhǔn)確的原因是金屬的揮發(fā)和氧化損失(總稱燒損)。為此一般采用真空感應(yīng)爐熔煉，真空度應(yīng)達(dá)10-2～10-3Pa以上；(3)保證合金成分均勻；(4)確保合金干凈，防止夾雜物和氣體污染。???鑄錠組織不僅對(duì)制粉、取向、燒結(jié)工藝，而且對(duì)粉末性質(zhì)和最終燒結(jié)磁性能均有重要影響。沒有優(yōu)良的鑄錠組織，就不可能制造出高性能燒結(jié)永磁
3、體。鑄錠組織是制約磁體性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。良好的鑄錠組織應(yīng)是：柱狀晶生長良好，其尺寸細(xì)小，富Nd相沿晶界均勻分布，但不得有大塊的富Nd相，以及不存在α-Fe晶體。鑄錠凝固是一個(gè)形核長大的過程。在結(jié)晶過程中，形核率越大，將有更多的晶核同時(shí)成長。這樣，得到的片狀晶尺寸會(huì)更細(xì)小。為了制造高性能Nd-Fe-B系永磁體，將鑄錠組織的片狀晶尺寸控制在5μm以下是較為理想的。???制粉目的是將大塊合金錠破碎成一定尺寸的粉末。包括粗破和磨粉兩個(gè)工藝過程。粗破碎方法有兩種：一種是氫破碎(HD)，另一種是機(jī)械破碎。將粗破后的246μm～175μm(60～80目)的中等粉末研磨至3～4μ
4、m細(xì)粉，該種磁粉絕大多數(shù)為單晶體。一般采用球磨制粉或氣流磨制粉兩種方法。球磨制粉有滾動(dòng)球磨、振動(dòng)磨、高能球磨等。氣流磨制粉是利用氣流將粉末顆粒加速到超音速，使之相互對(duì)撞而破碎。目前生產(chǎn)規(guī)模較小的廠家用滾動(dòng)球磨，多數(shù)Nd-Fe-B生產(chǎn)廠采用氣流磨制造磁粉。???粉末磁場取向是制造高性能燒結(jié)Nd-Fe-B永磁體的又一關(guān)鍵工藝技術(shù)之一。燒結(jié)Nd-Fe-B系永磁體的磁性能主要來源于具有四方結(jié)構(gòu)的Nd2Fe14B基體相，它是單軸各向異性晶體，c軸為易磁化軸，a軸為難磁化軸。對(duì)于單晶體來說，當(dāng)沿其易磁化軸磁化時(shí)，有最大的剩磁Br=μ0Ms。如果燒結(jié)永磁體的各個(gè)粉末顆粒的c軸是混
5、亂取向的，則得到的是各向同性磁體，Br=μ0Ms/2=Js/2，這是最低的。如果使每一個(gè)粉末顆粒的易磁化方向(c軸)沿相同方向取向，制成各向異性磁體，則沿粉末顆粒c軸取向的方向有最大的剩磁。在制粉階段得到的3～5μm的粉末顆粒，一般來說它們是單晶體，但不是單疇體，所以粉末顆粒在磁場中的取向分兩個(gè)階段完成。第一階段是各個(gè)粉末顆粒變成單疇體。第二階段是磁疇內(nèi)的磁矩轉(zhuǎn)動(dòng)過程。???粉末壓形有兩個(gè)目的：(1)將粉末壓制成一定的形狀與尺寸的壓坯；(2)保持在磁場取向中所獲得的晶體取向度。目前，普遍采用的壓形方法有三種，即模壓法、模壓加冷等靜壓、橡皮模壓(加冷等靜壓)。也可分為
6、干壓和濕壓兩種。???燒結(jié)過程是將Nd-Fe-B粉末壓坯加熱到粉末基體相熔點(diǎn)以下的溫度約(0.70～0.85)T熔，進(jìn)行保溫處理一段時(shí)間。目的是提高壓坯密度，改進(jìn)粉末顆之間的接觸性質(zhì)，提高強(qiáng)度。使磁體具有高永磁性能的顯微組織特征。燒結(jié)可粗略地分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)。???Nd-Fe-B永磁合金燒結(jié)并快冷后(燒結(jié)態(tài))，磁性能較低，回火處理可顯著提高Nd-Fe-B合金的磁性能，尤其是矯頑力?；鼗鹛幚碛幸患?jí)回火和二級(jí)回火處理兩種。兩級(jí)回火處理可獲得較好的磁性能。
