高性能燒結釹鐵硼磁體關鍵制備工藝研究.pdf

1、本文簡要綜述了燒結釹鐵硼永磁材料的組織與磁性能、力學性能、抗腐蝕性、溫度穩(wěn)定性特點以及高性能燒結釹鐵硼磁體的先進制備技術；研究了工業(yè)生產中合金成分與熔煉工藝對釹鐵硼鑄片及燒結磁體結構和磁性能的影響；分析了不同燒結及熱處理工藝對釹鐵硼磁體結構和磁性能的影響；通過合理設計合金成分，優(yōu)化熔煉、制粉、取向與成型及燒結與回火工藝，在工業(yè)生產線上批量制備了44SH、40UH高牌號燒結釹鐵硼磁體。
　　 當鑄片平均厚度為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部及晶界處，薄層間距約為3～5μm；當鑄片平均厚度為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。當合金成分中重稀土元素總質量分數(shù)較高，達到6％～8％時，合金熔液在凝固時有較大的過冷度，導致鑄片顯微組織中有大量尺寸小于3μm的細小等軸晶存在。合適的澆注工

3、藝有利于獲得理想的鑄片顯微組織，澆注溫度偏低會導致細小等軸晶出現(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，提高燒結磁體取向度，制備出具有致密、精細、均勻顯微組織的燒結磁體，磁體磁性能達到Br=1.213T，Hcb=954.40kA·m-1，Hcj=

4、2009.90kA·m-1，(BH)max=288.79kJ·m-3，Hk/Hcj=87.0％。
　　 選擇合適的燒結工藝制度有利于磁體得到致密、精細、均勻的顯微組織，提高磁性能并改善其溫度穩(wěn)定性。在本文試驗條件下，于1338K燒結保持2h并進行回火處理，Nd22.8Pr7.8Dy1.6FebalCo0.6Nb0.55Cu0.2Al0.75B1.02磁體密度值達到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、內稟矯頑力、最大磁能積分別達到1.22T、1753.7kA·m-1、290.1kJ·m-3；當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燒結保持5min，隨后于1298K燒結保持1h的二步燒結方法制備的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，存在尺寸達到

6、17～19μm的異常大晶粒，對其磁性能和溫度穩(wěn)定性產生不利影響。對燒結態(tài)磁體進行一級回火+二級回火方式熱處理，可以大幅度提高磁體的內稟矯頑力。當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，磁體內稟矯頑力提高幅度達到332kA·m-1。對于燒結態(tài)磁體不進行一級回火，而只采用二級回火處理同樣可以提高磁體的內稟矯頑力，但提高幅度比前者略低，當二級回火溫度和時間分別為758～7

7、98K、30～60min時，磁體內稟矯頑力提高幅度約為278kA·m-1。無論有無一級回火，當二級回火溫度為758～798K時，隨二級回火時間的增加，內稟矯頑力逐漸增大并在30～60min附近達到最大值，而剩磁則會有所下降。
　　 通過合理設計合金成分，優(yōu)化熔煉、粉末制備、磁場取向與生坯成型以及燒結與回火工藝，應用國內通用的工業(yè)生產燒結釹鐵硼磁體的原材料及其設備，在使用比較低的Dy含量的前提下，在工業(yè)生產線上實現(xiàn)了44SH和40

8、UH高性能燒結釹鐵硼磁體的批量生產，降低了產品成本，提高了產品的市場競爭力。44SH燒結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，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-