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          衡陽市金則利特種合金股份有限公司

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      4. 燒結釹鐵硼永磁材料的制造工藝原理
        發布時間:2013-02-27 來源:本站 點擊數:132

            原材料準備→冶煉→鑄錠→破碎與制粉→磁場取向與壓型→燒結→回火→機加工與表面處理→檢測。下面按工藝流程的順序簡介其工藝原理。

            燒結釹鐵硼系永磁材料的磁性能主要由Nd2Fe14B基體相來決定的。因為其磁極化強度Js(Js=μ0Ms,Ms為飽和磁化強度)和各向異性場HA主要取決于Nd2Fe14B相的化學成分。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)/4μ0,所以合金成分設計和原材料選擇是至關重要的。

            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等的熔點較高,應設法使它們完全熔清;(2)合金的設計成分準確。造成成分不準確的原因是金屬的揮發和氧化損失(總稱燒損)。為此一般采用真空感應爐熔煉,真空度應達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。

            鑄錠組織不僅對制粉、取向、燒結工藝,而且對粉末性質和最終燒結磁性能均有重要影響。沒有優良的鑄錠組織,就不可能制造出高性能燒結永磁體。鑄錠組織是制約磁體性能的關鍵技術之一。良好的鑄錠組織應是:柱狀晶生長良好,其尺寸細小,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。鑄錠凝固是一個形核長大的過程。在結晶過程中,形核率越大,將有更多的晶核同時成長。這樣,得到的片狀晶尺寸會更細小。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工藝過程。粗破碎方法有兩種:一種是氫破碎(HD),另一種是機械破碎。將粗破后的246μm~175μm (60~80目)的中等粉末研磨至3~4μm細粉,該種磁粉絕大多數為單晶體。一般采用球磨制粉或氣流磨制粉兩種方法。球磨制粉有滾動球磨、振動磨、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,使之相互對撞而破碎。目前生產規模較小的廠家用滾動球磨,多數Nd-Fe-B生產廠采用氣流磨制造磁粉。

            粉末磁場取向是制造高性能燒結Nd-Fe-B永磁體的又一關鍵工藝技術之一。燒結Nd-Fe-B系永磁體的磁性能主要來源于具有四方結構的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。對于單晶體來說,當沿其易磁化軸磁化時,有最大的剩磁Br=μ0Ms。如果燒結永磁體的各個粉末顆粒的c軸是混亂取向的,則得到的是各向同性磁體,Br=μ0Ms/2=Js/2,這是最低的。如果使每一個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階段完成。第一階段是各個粉末顆粒變成單疇體。第二階段是磁疇內的磁矩轉動過程。

            粉末壓形有兩個目的:(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。

            燒結過程是將Nd-Fe-B粉末壓坯加熱到粉末基體相熔點以下的溫度約(0.70~0.85)T熔,進行保溫處理一段時間。目的是提高壓坯密度,改進粉末顆之間的接觸性質,提高強度。使磁體具有高永磁性能的顯微組織特征。燒結可粗略地分為固相燒結和液相燒結。

            Nd-Fe-B永磁合金燒結并快冷后(燒結態),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?;鼗鹛幚碛幸患壔鼗鸷投壔鼗鹛幚韮煞N。兩級回火處理可獲得較好的磁性能。

         



        衡陽市金則利特種合金股份有限公司成立于1999年,公司主營電磁不銹鋼,為湖南省高新技術企業。公司自成立以來,即致力于電磁不銹鋼的研發。公司已具備年產電磁不銹鋼1萬噸的生產能力。

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