1、添加合金元素對(duì)燒結(jié)鉉鐵硼磁體的影響1、合金元素的種類合金元素的添加對(duì) 鉉鐵硼磁體 的矯頑力和溫度穩(wěn)定性有著重要影響。 元素進(jìn)入基體相中的 形式為摻雜或者取代。 取代元素要取代四方相中的原子，它可以提高主相的矯頑力，但生成的軟磁性相會(huì)降低磁體的最大 磁能積和剩余磁通密度。其取代的原子種類有Nd和Fe。Nd的取代元素有 Dy、Pr、Sm等。Fe取代元素有 Co、Ni、Cr等，它們會(huì)影響硬磁性相的結(jié) 構(gòu)、內(nèi)稟磁性及磁體的宏觀磁性等。摻雜元素不取代四方相中的原子，以脫溶物的形式分布于硬磁性四方相內(nèi)部，也可能在四方相晶粒邊界形成新的相，從而取代以前的富Nd相或富B相，達(dá)到改善硬磁性晶粒的邊界微結(jié)構(gòu)的目的

2、。2、提高燒結(jié)NdFeB永磁材料矯頑力的合金元素Dy元素是一類重要的添加元素， 它能顯著提高燒結(jié)釵鐵硼永磁體的矯頑力。Nb提高矯頑 力的主要原因是 Nb抑制晶粒生長，細(xì)化晶粒，隔離晶粒耦合。Ga可以減少富 Nd相與T1 相的濕潤角，抑制 T1的長大，使 T1相界面缺陷密度減少，反磁化疇在界面形核困難。Al元素也能提高磁體的矯頑力。3、提高NdFeB工作溫度的合金元素Co主要存在于主相和富 Nd相中。Co元素有提高Tc和降低可逆損失的作用，但 Co 含量高于20at%時(shí)，會(huì)降低矯頑力。目前耐熱燒結(jié) NdFeB磁體中Co的添加量均在 10at% 左右。Ga代替Fe將影響磁性原子的交換作用， 使正交

3、換作用增強(qiáng)，Tc上升，并減少hirr, 提高溫度穩(wěn)定性。Ga對(duì)提高矯頑力和降低不可逆損失優(yōu)于其它20多種元素，Ga與Nb或 W聯(lián)合加入可改善方形度，且可獲得相當(dāng)?shù)偷牟豢赡鎿p失。用 Nb取代部分Fe,可改 善溫度穩(wěn)定性。Dy對(duì)確保較高溫度下的耐熱性，是必不可少的元素。添加 Sn能顯著降低 磁通不可逆損失。Sn主要分布在富 Nd相中，不能細(xì)化晶粒。Sn能少量溶于 Nd2Fe14B相 中，使居里溫度 Tc提高。Si有使居里溫度提高的作用。總的來說，加入 Al、Nb、Sn、Mo、Ga等元素可改善矯頑力。這些元素是非磁性的， 加入過多會(huì)降低磁體的Br和(BH)max，然而，重稀土元素取代部分的Nd既能改

4、善矯頑力，又能保證磁體具有較高的磁能積。在進(jìn)行配料時(shí)，應(yīng)該遵循每種合金元素的量盡量少加，但要多加合金元素的種類的原則，從而提高磁體矯頑力。從熔煉、制粉到成型、燒結(jié)和回火等每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)對(duì)磁體的最終磁性能都有較大的影響，幾乎每一個(gè)過程對(duì)磁體的最終磁性能都有決定性的作用。并且在制備磁體的過程中，還要注意各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的配合，不同的工藝對(duì)應(yīng)相應(yīng)的其他工藝，否則材料的性能也難以提高。制備工藝對(duì)燒結(jié)鉉鐵硼磁鐵矯頑力的影響1、熔煉工藝的影響熔煉過程中，應(yīng)盡快將原材料熔化，這樣不僅可以減少Nd、Dy等低熔點(diǎn)的稀土元素?fù)]發(fā)，還可以減少o-Fe的出現(xiàn)，提高合金主相的相對(duì)含量，從而最終提高永磁體的磁性能。高矯頑力的

5、燒結(jié)鉉鐵硼磁鐵 中稀土的含量一般較高，鑄錠中a-Fe會(huì)比高剩磁的磁體鑄錠少，但也不可忽視。研究者為了減少*Fe,普遍采用了 SC工藝和薄板鑄錠工藝，加快了鑄錠的冷卻，減少了 a-Fe的出現(xiàn)，矯頑力也得到較大提高。 韓勁的研究表明，含鉉量為33.5wt%的釵鐵硼磁體 利用薄板改進(jìn)工藝生產(chǎn)的矯頑力達(dá)到824 KA m-1 ,而用常規(guī)工藝生產(chǎn)的磁體的矯頑力只有 780 KA m-1o2、制粉工藝的影響晶粒細(xì)小均勻是獲得理想矯頑力重要條件之一，從粉末冶金的角度來看，若要獲得細(xì)小 的晶粒，則材料原始粉末粒度一定要細(xì)小。在制粉中，要得到均勻、細(xì)小、純凈的合金粉末，避免粉末中混進(jìn)氧氣和水蒸氣。生產(chǎn)釵鐵硼磁體

6、的粉末非常細(xì)，鉉極容易與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)而生成氧化鉉，從而大大降低磁體的性能。粉末在空氣中主要發(fā)生兩個(gè)方面的作用。-方面是粉末的氧化過程， 該過程是不可逆的； 另一個(gè)是吸附過程， 這是可逆的，與空氣中的 濕度密切相關(guān)，相對(duì)來說，解吸過程比吸附過程長得多。粉末在空氣中發(fā)生了這兩種作用后， 矯頑力會(huì)大大降低，因此要采取嚴(yán)格的保護(hù)措施。 梁樹勇等在制粉時(shí)加入潤滑劑和抗氧化劑， 有效地降低了氧含量， 提高了磁體的潤滑效果， 使得磁體的取向度也得到增加，因而矯頑力較傳統(tǒng)的工藝生產(chǎn)的磁體矯頑力高160 KA m-1左右。3、成型工藝的影響高汝偉和張建成等發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)鉉鐵硼磁體的內(nèi)稟矯頑力隨成型時(shí)的取向度提

7、高而下降。取向磁體和未取向磁體的矯頑力差別是很大的。但是，經(jīng)取向成型磁體的剩磁比沒有取向磁體的剩磁高一半以上，磁能積就高的更多了。這是因?yàn)闆]有取向成型的磁體是各向同性的， 剩磁低，測試曲線方形度也低，嚴(yán)重影響了磁體的磁能積。成型過程中稱量粉末時(shí)，為避免粉末氧化，要盡量縮短該過程的時(shí)間或在充滿保護(hù)氣體 的環(huán)境中進(jìn)行。若氧的相對(duì)含量上升，將使稀土的相對(duì)含量下降，從而主相和富Nd相的相對(duì)含量也會(huì)減少，而富Nd相包覆主相使其彌散分布，可以大大提高矯頑力，因而兩種相的減少會(huì)導(dǎo)致矯頑力的降低。4、燒結(jié)回火工藝的影響在燒結(jié)鉉鐵硼磁體的生產(chǎn)中，燒結(jié)工藝非常關(guān)鍵。周俊琪和常志梁等發(fā)現(xiàn)，要獲得較高 的內(nèi)稟矯頑力，

8、燒結(jié)溫度要低，燒結(jié)時(shí)間要長。在低溫、長時(shí)間的燒結(jié)工藝下，磁體的晶粒 可以控制在15 m以下，且會(huì)有更多的 10 m以下的細(xì)晶粒，確保矯頑力足夠大。同時(shí)， 后續(xù)回火工藝對(duì)液相的均勻化起到了很好的穩(wěn)定作用。回火對(duì)磁性能大的影響也較大。張正富等通過在 燒結(jié)釵鐵硼中摻雜Sn,并由此進(jìn)行回火工藝的研究，發(fā)現(xiàn)不適當(dāng)?shù)幕鼗?工藝會(huì)反而降低磁體的矯頑力。由此可見，摻雜后研究清楚回火工藝是很重要的，它會(huì)直接影響到最終磁體矯頑力的高低。燒結(jié)鉉鐵硼永磁材料的制造工藝原理燒結(jié)鉉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r冶煉r鑄錠r破碎與制粉r磁場取向與壓型 r燒結(jié)r回火r機(jī)加工與表面 處理r檢

9、測。下面按工藝流程的順序簡介其工藝原理。燒結(jié)鉉鐵硼系永磁材料的 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=0MsMs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）/4想0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；合金的設(shè)計(jì)

10、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)10-210-3Pa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 a-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

11、。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5叩以下是較為理想的。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246 m175 m （6卜80目）的中等粉末研磨至 34 mi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

12、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=0M&如果燒結(jié)永磁體的各個(gè)粉末顆粒的c軸是混亂取向的，則得到的是各向同性磁體，Br= 0Ms/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35 mi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

13、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（0.700.85）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。回火處理有一級(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。鉉鐵硼永磁體的基本性能參數(shù)鉉鐵硼永磁體 以其優(yōu)異的性能、豐富的原料、合理的價(jià)格正得以迅猛的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 其主要應(yīng)用在微特電機(jī)、永磁儀表、電子工業(yè)、汽車工業(yè)、石油化工、核磁共振裝置、音響 器材、磁懸浮系統(tǒng)、磁性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和磁療設(shè)備等方面。釵鐵硼磁鐵容易生銹、氧化，所以對(duì)釵鐵硼磁鐵，其表面通常需作電鍍處理，如鍍鋅、鐐、銀、金等，也可以做磷化處理或噴環(huán) 氧樹脂來減慢其氧化速度。鉉鐵硼的其他物理特性：Br溫度系數(shù)-0.11%/ C密度