工藝技術(shù)對釹鐵硼磁體性能影響的研究

1、工藝技術(shù)對釹鐵硼磁體性能影響的研究第1卷第3期2007年9月材料研究與應(yīng)用materia乙sresearchandapplicationvo1.1.no.3sept.2007文章編號:1673-9981(2007)03-0199-04工藝技術(shù)對釹鐵硼磁體性能影響的研究伍尚南,肖方明,黃莉麗(1-肇慶三環(huán)京粵磁材有限公司,廣東肇慶526020;2.廣州有色金屬研究院稀有金屬研究所,廣東廣州510650)摘要:對采用添加元素,氫破和燒結(jié)工藝制備燒結(jié)釹鐵硼永磁體進(jìn)行了研究,結(jié)果表明.添加dy和cu可以提高磁體的矯頑力.氫破工藝可以提高磁體剩磁以及改善剩磁曲線的方形度,合適的燒結(jié)溫度可以提高磁體的密度

2、和剩磁.將這三項優(yōu)化組合可以提高磁體的最大磁能積.關(guān)鍵詞:釹鐵硼磁體;燒結(jié)工藝;氫破;添加元素中圖分類號:tm273文獻(xiàn)標(biāo)識碼:a通常用剩磁b,內(nèi)稟矯頑力hd和最大磁能積(bh)來衡量燒結(jié)釹鐵硼的磁性能.在制備燒結(jié)永磁材料中,破碎和燒結(jié)等工藝對磁體的磁性能有很大影響.本文主要研究和探討氫破工藝,燒結(jié)工藝及添加稀土元素對磁體磁性能的影響.1實驗方法將純度高的原料nd,dy,b-fe,純fe及其它合金元素按一定比例配料,然后用中頻真空感應(yīng)爐熔煉,再采用甩片工藝可制得厚度約0.4mm的釹鐵硼合金片.用自制的氫化一脫氫爐對合金片進(jìn)行氫化一脫氫處理.在溫度200300,抽真空至0.05pa時,充人氫氣,

3、控制氫氣壓0.10.6mpa.當(dāng)氣流量不再變化時(說明反應(yīng)完成),再抽真空至0.o1pa,并在400600保溫3o240min進(jìn)行脫氫處理.經(jīng)過氫破一脫氫處理后,在合金粉中添加一定比例的抗氧化劑,在氮氣保護(hù)下用氣流磨制成粒度為35,am的粉末.用全自動(橫向)磁場壓機和等靜壓機將添加潤滑劑的粉末壓制成型,然后在1060li00下燒結(jié),最后進(jìn)行時效處理.用nim一10000h磁特性測量儀測試磁體的硬磁性能指標(biāo).收稿日期:20070305作者簡介:伍尚南(1966一),男,廣東肇慶人,工程師,學(xué)士.2結(jié)果與分析2.1添加元素對磁性能的影響dy取代nd形成的dy2fe.b四方相,具有很高的各向異性.

4、在300k時,dyzfe.b的各向異性場(ha=11940ka/m)t比nd2fe1.b的各向異性場(ha=5810ka/m)大很多.燒結(jié)永磁材料(ndo.sdy0.5)1sfe77b8的內(nèi)稟矯頑力達(dá)3980ka/m2,是目前矯頑力最高的釹鐵硼永磁材料:1.圖1為dy原子分?jǐn)?shù)對內(nèi)稟矯頑力和剩磁的影響.從圖1可以看g瞬竣.|dy原子分jt/%圖1dy含量對內(nèi)稟矯頑力和剩磁的影響theeffectofadditionofdyoncoerciveforceandremanence200材料研究與應(yīng)用出,隨著dy原子分?jǐn)?shù)的增加,內(nèi)稟矯頑力提高.其原因是:一方面,dy取代部分nd提高了磁體的各向異性場,

5、從而提高了合金的矯頑力;另一方面,ndfeb合金在熔煉過程中,容易析出afe枝狀晶,而dy取代nd后,可抑制afe枝狀晶的析出,有利于提高磁體的矯頑力.從圖1還可知道,當(dāng)dy原子分?jǐn)?shù)大于0.39/6時,隨著dy原子分?jǐn)?shù)的增加,剩磁線性下降.這是由于dyfeb四方相的磁感應(yīng)強度比ndfeb低造成的.研究中發(fā)現(xiàn),在釹鐵硼永磁合金中加人少量的銅,cu幾乎不進(jìn)人基體相內(nèi),主要存在于晶界富nd相中.因此,加人少量的cu,不但可以提高永磁體的5ool200900600磁場強度h/(ka?rfl越驥齲趣內(nèi)稟矯頑力,而且剩磁不會降低.另外,在合金中加人少量的鈮可形成fenb相,有利于細(xì)化晶粒和抑制一fe相的析

6、出,對提高永磁體的內(nèi)稟矯頑力和降低不可逆損失有一定的幫助.2.2氫破碎工藝對磁體性能的影響氫破碎制粉工藝是將釹鐵硼合金置于氫氣環(huán)境下,利用釹鐵硼磁體主相nd2feb相和富nd相吸收h.速度的不同,使氫氣沿富釹相薄層進(jìn)人合金而產(chǎn)生一定的氣壓,使之膨脹爆裂而破碎,從而在nd2feb相和富nd相的交界處產(chǎn)生應(yīng)力并形成微裂紋.2oo9607204802400磁場強度h/(ka?121)圖2磁性能檢測曲線(a)氫破工藝;(b)機械破碎工藝fi0.2demagnetizationcurvesofmagnet(a)hydrogendemolish;(b)mechanicalcrush圖2是添加i)y和cu的

7、釹鐵硼合金經(jīng)不同破碎工藝處理后的磁性能測試結(jié)果.從圖2可看出,采用氫破工藝制備的磁體,其磁性能曲線的方形度較采用機械破碎工藝制備的磁體的磁性能方形度好.這是由于:一方面,ndfeb合金經(jīng)過氫破工藝處理后,在ndzfe-b相和富nd相的交界處出現(xiàn)微裂紋,在氣流磨的過程中很容易沿富nd相裂開,獲得23gin的單晶粉末,而主相ndfeb晶粒未被分解仍然保持完整.釹鐵硼永磁體是各向異性材料,單晶顆粒的粉末在磁場作用下成型可以大大提高取向度,從而獲得較高的剩磁5;另一方面,粉末顆粒內(nèi)部不再含有大量的富釹相,在液相燒結(jié)過程中,晶粒內(nèi)部很少出現(xiàn)富釹相,富釹相沿晶界流動,此部分富釜鰱簸衡糟釹相有助于提高磁體的

8、內(nèi)稟矯頑力.而采用機械破碎所得到的粉末,大部分為多晶的粉末顆粒,導(dǎo)致磁體的取向度較低.用這種方法制得的粉末顆粒內(nèi)分布大量的片狀富釹相,在液相燒結(jié)過程中這些富釹相團(tuán)聚為球狀在晶內(nèi)析出,它們起不到提高磁體矯頑力的作用,而且降低了主相的百分比,從而也降低了磁體的剩磁6.最大磁能積(bh).與方形度口和剩磁b的平方成正比l7,即(bh):l/4ab,因此,采用氫破工藝有助于提高磁體的最大磁能積.2.3燒結(jié)制度對磁體性能的影響釹鐵硼永磁體燒結(jié)的關(guān)鍵是:在保證毛坯不發(fā)生氧化的前提下,提高產(chǎn)品的密度和控制晶粒的長大.圖3和圖4分別為燒結(jié)溫度對釹鐵硼永磁體的第1卷第3期伍尚南,等:工藝技術(shù)對釹鐵硼磁體性能影響

9、的研究20l密度,剩磁和內(nèi)稟矯頑力的影響.從圖3可看出,隨燒結(jié)溫度升高,永磁體的密度增大,但溫度超過1060以后,密度提高的趨勢逐步降低.從圖4可知,提高燒結(jié)溫度,有助于提高剩磁.因為升高溫度可以使晶粒聚集長大,從而使取向度有所改善,剩磁得到提高.但從圖4也可看出,當(dāng)溫度超過1050時,剩磁提高的趨勢減弱,而溫度達(dá)到1080以上時,剩磁基本保持不變.圖4顯示,隨著燒結(jié)溫度的升高,矯頑力下降;當(dāng)溫度超過1080后,這種趨勢減緩.這是因為在高溫?zé)齟u劬v翻圖3燒結(jié)溫度對密度的影響fig.3theeffectofdensitybysinteringtemperature卜_,齠熏圖4燒結(jié)溫度對剩磁和

10、內(nèi)稟矯頑力的影響fig.4theeffectofsinteringtemperatureonremanenceandcoerciveforce結(jié)時,釹鐵硼永磁合金在無晶界相的地方易發(fā)生晶粒的聚集長大,晶粒的聚集長大靠晶界的運動,晶界的運動依靠原子的擴散,所以高的燒結(jié)溫度會促進(jìn)晶粒的聚集長大.晶粒的聚集長大最終導(dǎo)致晶粒異常粗大,且大小不均勻,從而導(dǎo)致矯頑力降低.磁體的最大磁能積是由剩磁,矯頑力和退磁曲線的方形度決定的.晶粒的聚集長大雖然使剩磁稍有提高,但引起矯頑力顯著降低,因而導(dǎo)致磁能積降低.所以燒結(jié)釹鐵硼磁體的晶粒聚集長大現(xiàn)象應(yīng)力求避免,特別是生產(chǎn)高矯頑力的磁體尤其如此.3結(jié)論添加適量的dy和

11、cu等元素可以提高釹鐵硼磁體的矯頑力;采用氫破工藝可以有效提高磁體的剩磁和剩磁曲線的方形度;合適的燒結(jié)溫度可以提高磁體的密度和剩磁,有助于改善磁體的磁性能.參考文獻(xiàn):1busch0wkhj.newdevelopmentsinhardmagneticmaterialsj.repprogphys,1991.54:1123.2sagawam.hirosawas.tokuharatldependenceofcoereivityontheanisotropyfieldinthend2f白4typesinteredmagnetsd.japplphys,1987.61(8):3559.3周壽增,董清飛.超強

12、永磁體稀土鐵系永磁材料m.北京:冶金工業(yè)出版社.1999:270.4牛晉軍.張紅玲.制備小規(guī)格高性能燒結(jié)ndfeb磁體氫破工藝的研究j.電子材料與電子技術(shù).2004(4):14.5馬諾.祈焱.李波.等.提高速凝帶母合金制備的燒結(jié)釹鐵硼磁體磁性能的研究j.中國稀土,2003,21(4):474475.63郭炳麟,李波,喻曉軍,等.不同工藝制備燒結(jié)ndfeb磁體的顯微組織和磁性能研究j.稀土,2005,26(3):5254.7徐玉磊,劉樹峰.使用有機添加劑改進(jìn)燒結(jié)釹鐵硼磁體生產(chǎn)工藝j.內(nèi)蒙古石油化t.2006(5):11-12.effectoftechniqueonmagneticperforma

13、nceofndfebmagnetwushang-nan.xiaofang-ming.huangli-li.(1.zhaoqingsanhuanjingyuemagneticproductsltd.co.,zhaoqing526020.china:2.guangzhouresearchinstituteofnonferrousmetals.guangzhou510650,china)abstract:inthispaper,thendfebpermanentmagnetpreparedbyaddedelememts,hydrogendemolish一一e.騰竣葺f愛202材料研究與應(yīng)用2oo7andsinteringprocessisinvestigated.theresultsshowthatbyadditionofdyandcuelementcanimprovethecoercivity,hdtechnologycanincreasedremanenceandimprovethesquaredegreeofremanen