高性能燒結(jié)釹鐵硼磁體關(guān)鍵制備工藝研究.pdf

1、本文簡要綜述了燒結(jié)釹鐵硼永磁材料的組織與磁性能、力學(xué)性能、抗腐蝕性、溫度穩(wěn)定性特點(diǎn)以及高性能燒結(jié)釹鐵硼磁體的先進(jìn)制備技術(shù)；研究了工業(yè)生產(chǎn)中合金成分與熔煉工藝對釹鐵硼鑄片及燒結(jié)磁體結(jié)構(gòu)和磁性能的影響；分析了不同燒結(jié)及熱處理工藝對釹鐵硼磁體結(jié)構(gòu)和磁性能的影響；通過合理設(shè)計(jì)合金成分，優(yōu)化熔煉、制粉、取向與成型及燒結(jié)與回火工藝，在工業(yè)生產(chǎn)線上批量制備了44SH、40UH高牌號燒結(jié)釹鐵硼磁體。
　　 當(dāng)鑄片平均厚度為0.3～0.4mm時，

2、其具有較好的顯微組織：主相以片狀晶方式沿冷卻方向生長，富Nd相呈薄層狀均勻分布在主相內(nèi)部及晶界處，薄層間距約為3～5μm；當(dāng)鑄片平均厚度為0.8～1mm時，在鑄片自由面附近區(qū)域存在少量α-Fe相；而當(dāng)其平均厚度為0.2～0.3mm時，其顯微組織中富Nd相薄層間距偏小，僅為2μm左右。當(dāng)合金成分中重稀土元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，達(dá)到6％～8％時，合金熔液在凝固時有較大的過冷度，導(dǎo)致鑄片顯微組織中有大量尺寸小于3μm的細(xì)小等軸晶存在。合適的澆注工

3、藝有利于獲得理想的鑄片顯微組織，澆注溫度偏低會導(dǎo)致細(xì)小等軸晶出現(xiàn)，且澆注溫度偏低和澆注速度偏慢均不利于主相片狀晶生長。通過改善(Pr-Nd)26.4Dy4.0Ho2.0FebalCo1.5Nb0.55Cu0.2Al0.45B1.02鑄片顯微組織，避免細(xì)小等軸晶出現(xiàn)，可以獲得良好的合金粉末粒度分布，提高燒結(jié)磁體取向度，制備出具有致密、精細(xì)、均勻顯微組織的燒結(jié)磁體，磁體磁性能達(dá)到Br=1.213T，Hcb=954.40kA·m-1，Hcj=

4、2009.90kA·m-1，(BH)max=288.79kJ·m-3，Hk/Hcj=87.0％。
　　 選擇合適的燒結(jié)工藝制度有利于磁體得到致密、精細(xì)、均勻的顯微組織，提高磁性能并改善其溫度穩(wěn)定性。在本文試驗(yàn)條件下，于1338K燒結(jié)保持2h并進(jìn)行回火處理，Nd22.8Pr7.8Dy1.6FebalCo0.6Nb0.55Cu0.2Al0.75B1.02磁體密度值達(dá)到7.58g·cm-3，平均晶粒尺寸為7.4μm，晶粒尺寸分布均勻；

5、其剩磁、內(nèi)稟矯頑力、最大磁能積分別達(dá)到1.22T、1753.7kA·m-1、290.1kJ·m-3；當(dāng)L/D=0.1時，在393K保持2h，磁體開路磁通不可逆損失僅為-0.65％。于1363K燒結(jié)保持5min，隨后于1298K燒結(jié)保持1h的二步燒結(jié)方法制備的Nd22.8Pr7.8Dy1.6FebalCo0.6Nb0.55Cu0.2Al0.75B1.02磁體同樣具有致密的顯微組織，且平均晶粒尺寸較小，但晶粒尺寸分布均勻性較差，存在尺寸達(dá)到

6、17～19μm的異常大晶粒，對其磁性能和溫度穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。對燒結(jié)態(tài)磁體進(jìn)行一級回火+二級回火方式熱處理，可以大幅度提高磁體的內(nèi)稟矯頑力。當(dāng)一級回火溫度和時間分別為1163～1193K、2.5h，二級回火溫度和時間分別為758～798K、30min時，磁體內(nèi)稟矯頑力提高幅度達(dá)到332kA·m-1。對于燒結(jié)態(tài)磁體不進(jìn)行一級回火，而只采用二級回火處理同樣可以提高磁體的內(nèi)稟矯頑力，但提高幅度比前者略低，當(dāng)二級回火溫度和時間分別為758～7

7、98K、30～60min時，磁體內(nèi)稟矯頑力提高幅度約為278kA·m-1。無論有無一級回火，當(dāng)二級回火溫度為758～798K時，隨二級回火時間的增加，內(nèi)稟矯頑力逐漸增大并在30～60min附近達(dá)到最大值，而剩磁則會有所下降。
　　 通過合理設(shè)計(jì)合金成分，優(yōu)化熔煉、粉末制備、磁場取向與生坯成型以及燒結(jié)與回火工藝，應(yīng)用國內(nèi)通用的工業(yè)生產(chǎn)燒結(jié)釹鐵硼磁體的原材料及其設(shè)備，在使用比較低的Dy含量的前提下，在工業(yè)生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)了44SH和40

8、UH高性能燒結(jié)釹鐵硼磁體的批量生產(chǎn)，降低了產(chǎn)品成本，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。44SH燒結(jié)釹鐵硼磁體的典型磁性能為Br=1.340T(13.40kGs)，Hcb=1038.78kA·m-1(13.05kOe)，Hcj=1685.13kA·m-1(21.17kOe)，Hk=1583.24kA·m-1(19.89 kOe)，(BH)max=348.89kJ·m-3(43.83MGOe)；40UH燒結(jié)釹鐵硼磁體的典型磁性能為Br=1.274T(

9、12.74kGs)，Hcb=1001.37kA·m-1(12.58kOe)，Hcj=2017.86kA·m-1(25.35kOe)，Hk=1787.82kA·m-1(22.46kOe)，(BH)max=316.49kJ·m-3(39.76MGOe)。在22～150℃溫度范圍內(nèi)，44SH磁體的Br平均溫度系數(shù)α和Hcj平均溫度系數(shù)β分別為-0.107％/℃、-0.543％/℃；40UH磁體的Br平均溫度系數(shù)α和Hcj平均溫度系數(shù)β分別為-