耐高溫?zé)Y(jié)釹鐵硼磁體的制備及性能研究

賈濤

摘 要：本文簡述可耐高溫?zé)Y(jié)釹鐵硼磁體制備方法，并對制備工藝對其此題性能的影響規(guī)律做了分析和探討，以便為那耐高溫?zé)Y(jié)釹鐵硼磁體的批量生產(chǎn)提供參考和借鑒，從而制造出質(zhì)優(yōu)價廉的電機(jī)磁體。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)釹鐵硼；耐高溫性能；回火；顯微組織；矯頑力

引言：

燒結(jié)釹鐵硼永磁體的磁性能十分的優(yōu)異，其廣泛的應(yīng)用在電子計算機(jī)、發(fā)電機(jī)組、音響設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備以及航空航天等各個方面。通過高性能釹鐵硼永磁體的推廣和應(yīng)用，不僅有利的提高了磁性元器件的工作效率和工作性能，還降低的單位能耗和元器件的微型化。近些年來，電動和混動汽車、具有變頻功能的電氣設(shè)備、發(fā)電機(jī)組設(shè)備等對具有耐高溫性能的燒結(jié)釹鐵硼永磁的需求與日俱增。

1、耐高溫?zé)Y(jié)釹鐵硼磁體的制備

1.1釹耐高溫?zé)Y(jié)釹鐵硼磁體的制備方法

燒結(jié)法即粉末冶金法，是常用的制造釹鐵硼永磁體的制備方法，其主要工藝流程主要如圖1所示。在燒結(jié)法的使用過程中，熔煉、制粉、和熱處理是比較重要的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)。熔化煉制的環(huán)節(jié)主要是在熔化煉制爐中進(jìn)行，制粉環(huán)節(jié)主要是通過氣流磨和球磨來進(jìn)行，通過合理的燒結(jié)工藝處理后能夠得到顯微組織較好的鑄錠結(jié)構(gòu)。如果球磨的效率好，氣流磨粒度分布也好的話，磁粉就能夠在外磁場的磁力作用下一致排列，從而有效提高的釹鐵硼磁體的磁性能。當(dāng)粉末的磁場方向和壓力的方向相互平行的時候?yàn)槠叫腥∠?，?dāng)粉末的磁場方向和壓力方向的角度呈現(xiàn)垂直狀態(tài)時為垂直取向。當(dāng)粉末的磁場為垂直取向時，能夠取得較好的取向。當(dāng)粉末壓結(jié)體的磁性能較低時，其粉末壓制而得到的坯件在特定條件下的密度不到七成。然后將坯件在特定溫度下進(jìn)行熱處理后，其磁性能和機(jī)械性能都得到了明顯的提高。

1.2釹燒結(jié)釹鐵硼磁體的生產(chǎn)工藝

目前，高性能的燒結(jié)釹鐵硼磁體的生產(chǎn)工藝在片鑄、氫爆碎和高能氣流磨制粉工藝等等。這些新技術(shù)的應(yīng)用，有力的提高了燒結(jié)釹鐵硼磁體的生產(chǎn)工藝水平。

1.2.1釹使用片鑄工藝制備速凝薄帶

片鑄工藝的特點(diǎn)是通過急速冷卻方法的應(yīng)用減小鑄塊的厚度，輪輥的轉(zhuǎn)速大約是每秒1-3次。鑄片有著片狀的晶體結(jié)構(gòu)，其非常適用于制作耐高溫的燒結(jié)釹鐵硼磁體。片鑄工藝的優(yōu)勢主要有以下幾個優(yōu)勢：首先，與常規(guī)鑄塊的凝結(jié)速率相比，鑄片的凝結(jié)速率更快，并不需要等溫?zé)岬奶幚聿襟E；其次，片材經(jīng)處理后能夠均勻的碎裂開來，片材的主相晶粒的富釹相間層經(jīng)過氫爆碎處理后能夠形成很多微小的裂紋，使得其經(jīng)制粉處理后能夠形成取向單列的單晶粉末，有力的提高了燒結(jié)釹鐵硼磁體的剩磁；再次，鑄片中的富釹相薄層具有較好的分散性，使其能夠在較低的燒結(jié)溫度下得到高性能的永磁體。

1.2.2釹氫爆碎和氣流磨制粉工藝

氫爆碎工藝通過稀土金屬化合物具有的吸氫的特點(diǎn)，將合金放入充滿氫氣的環(huán)境中，氫氣通過富釹相間層進(jìn)入釹鐵硼合金，使其脹碎并沿著富釹相薄層產(chǎn)生裂紋，從而確保了主相晶粒和富釹晶粒間界相的完整性。

氣流磨通過高壓氣流將粉末狀的顆粒加速到超音速，使得粉末狀的顆粒因相互撞擊而碎裂，使得過小的粉末顆粒被分離出來，較大的合金顆粒繼續(xù)進(jìn)行相互撞擊。氣流磨制粉工藝通過釹鐵硼合金顆粒的自我撞擊而粉碎，避免了顆粒與容器內(nèi)壁的碰撞，從而制備出高純度的粉末，其力度分部集中，提高了制粉的工作效率，并且可以進(jìn)行不間斷的生產(chǎn)。

2、燒結(jié)釹鐵硼磁體耐高溫性能的影響因素

燒結(jié)釹鐵硼的磁性能是有其材料本身的成分所決定的，其對釹鐵硼磁體的顯微結(jié)構(gòu)也有一定的影響，直接關(guān)系到燒結(jié)釹鐵硼耐高溫性能的高低。雖然燒結(jié)后的單位蘊(yùn)含了較大的磁能量，但是其磁體不耐腐蝕、溫度的穩(wěn)定性也比較差，這些都影響了釹鐵硼磁體使用范圍。這可以通過添加元素來提高其矯頑力、加強(qiáng)其耐腐蝕性能和提高其溫度的穩(wěn)定性。

2.1鏑元素的代換對釹鐵硼磁體性能的影響

鏑元素能夠起到主相晶粒細(xì)化的作用，能夠提高釹鐵硼磁體的矯頑力。隨著鏑元素含量的添加，速凝片的厚度明顯減小，其分布的均勻性得到明顯的提高。當(dāng)鏑元素的添加到1%到2%時，對速凝片的微觀組織起到了優(yōu)化的作用，提高了柱狀晶的生長速度。與此同時，鏑元素的添加能夠避免急冷面的等軸晶的形成，對經(jīng)氫爆碎后的磁粉的抗氧化能力也起到了加強(qiáng)的作用，這些都有助于高性能燒結(jié)釹鐵硼的制成。

2.2釹鋁元素的摻雜對釹鐵硼磁體性能的影響

在釹鐵硼磁體性能的商業(yè)話生產(chǎn)中，鋁元素的摻雜已經(jīng)成為提高釹鐵硼磁體矯頑性的重要因素。通過少量鋁元素的添加，可以對晶粒起到細(xì)化的作用，能夠使富釹相由原有的密排六方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為具有較好浸潤性的面心立方結(jié)構(gòu)，提高了釹鐵硼磁體的矯頑性。

2.3釹回火工藝對燒結(jié)釹鐵硼磁體性能的影響

回火處理可以顯著的提升磁體的磁性能和矯頑力，一般包括單級回火和兩級回火兩種，兩級回火獲得的磁性能更好。當(dāng)釹鐵硼合金在較高溫度回火處理時，富釹相能夠快速轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻娜芤?，?jīng)再次回火處理后溶液同時結(jié)晶出兩種成分的固相，均勻分布的溶液的體積減少且成分出現(xiàn)變化，由此可以獲得較高矯頑力的顯微組織。兩級回火處理有效的改善了釹鐵硼磁體的顯微組織結(jié)構(gòu)，使得釹鐵硼磁體晶界變得更加的均勻整理，晶界富釹相的成分能夠保持穩(wěn)定，其能夠均勻的分布在主相晶粒的周圍，這些顯微結(jié)構(gòu)減少了磁體的組織卻小，減少了晶界處的散磁場，從而提高了釹鐵硼磁體的矯頑力，也在一定程度上提高了磁體質(zhì)量和性能。由此可見，二級回火處理在一級回火處理的基礎(chǔ)上能夠夠獲得更加良好的顯微組織結(jié)構(gòu)，提升釹鐵硼磁體的磁性能。

3、結(jié)束語：

近些年以來，隨著我國科技的快速發(fā)展，釹鐵硼燒結(jié)磁體在生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)、磁體性能和應(yīng)用范圍方面已經(jīng)取得了顯著的成就。隨著環(huán)保節(jié)能主題的發(fā)展，具有高矯頑力的釹鐵硼磁體在風(fēng)電發(fā)電機(jī)組、電動和混動汽車等返利內(nèi)獲得了巨大的發(fā)展。通過對科研成果的轉(zhuǎn)化，使得企業(yè)能夠從傳統(tǒng)的原材料輸出轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龈咝阅艿脑骷?，推動從勞動密集型企業(yè)向高新技術(shù)的現(xiàn)代化企業(yè)的轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)：

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