永磁釹鐵硼材料調(diào)查報(bào)告參考模板

1、NdFeB材料調(diào)查報(bào)告鉉鐵硼合金是第三代永磁材料，其試樣和產(chǎn)品的性能均是當(dāng)今永磁材料中最高的，最大磁能積分別為431KJ/m3和366KJ/m3,室溫下剩磁B可高達(dá)1.47T,磁感應(yīng)矯頑力Hc可達(dá)992kA/m。同時(shí)該合金的機(jī)械強(qiáng)度比其它永磁材料高，韌性好，密度小，但是居里溫度Tc較低（312C）,磁感應(yīng)溫度系數(shù)較大（-0.126%C-1）,Br的溫度系數(shù)可達(dá)-0.13%C-1,Hci的溫度系數(shù)達(dá)-（0.60.7）%C-1,使用溫度低，熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性能差（合金中含有極易氧化的鉉），易生銹。一、NdFeB材料的組分、分類及制備Nd-Fe-B系永磁材料，是以Nd2Fe14B化合物為基體，含有少

2、量富Nd和富B相的永磁材料，其大體成分為：36wt%Nd,63wt%Fe,1wt%B，主要成分為稀土（RE）、鐵（Fe）、硼（B）。其中稀土Nd為了獲得不同性能可用部分鎬（Dy）、錯(cuò)（Pr）等其他稀土金屬替代，鐵也可被鉆（Co）、鋁（Al）等其他金屬部分替代，硼的含量較小，但卻對(duì)形成四方晶體結(jié)構(gòu)金屬間化合物起著重要作用，使得化合物具有高飽和磁化強(qiáng)度，高的單軸各向異性和高的居里溫度。鉉鐵硼永磁材料鉉鐵硼分為燒結(jié)鉉鐵硼和粘結(jié)鉉鐵硼兩種，其制備主要有熔煉-粉末冶金法、熔體快淬法、還原擴(kuò)散法和粘接磁體四種方法。粘結(jié)鉉鐵硼各個(gè)方向都有磁性，耐腐蝕；而燒結(jié)鉉鐵硼因易腐蝕，表面需鍍層，一般有鍍鋅、鐐、環(huán)保鋅

3、、環(huán)保鐐、鐐銅鐐、環(huán)保鐐銅鐐等。除還原擴(kuò)散法需要Nd2O3外，其它方法均需以金屬鉉或Nd-Fe合金為原料。鉉鐵硼的燒結(jié)體是多相體系，除Nd2Fe14B夕卜，還有富鉉存在，因此在熔煉時(shí)按Nd15Fe77B8標(biāo)稱組分配料，獲得的合金錠經(jīng)球磨至粒度約為3皿粉末，然后在垂直于外磁場（10kOe）方向壓制成型。壓制的坯料在約1380K下于保護(hù)氣氛中燒結(jié)，隨后迅速冷卻。然后在富鉉相熔點(diǎn)的溫度（約880K）下進(jìn)行后燒結(jié)處理，再快速冷卻。這樣處理后的坯料再充磁，即可制得Nd2Fe14B永磁體。熔體旋淬工藝制備法即將熔融的金屬液流直接噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷襯底上，使熔體急速凝固，并用惰性氣體進(jìn)行保護(hù)以防止氧化。制備

4、薄帶厚1530pm,薄帶可能是非晶態(tài)，也可能是微晶態(tài)。NdFeB的最佳矯頑力出現(xiàn)在適中的淬速下，即產(chǎn)生直徑小于100nm的晶粒（比燒結(jié)磁體的晶粒約小100倍）。就成分而言，快淬薄帶比燒結(jié)體更接近于Nd2Fe14B單相成分。鉉鐵硼磁體生產(chǎn)中原材料占總生產(chǎn)成本的比例為4550%,其中金屬鉉占原材料成本的比重高達(dá)60%。燒結(jié)鉉鐵硼一般分軸向充磁與徑向充磁，根據(jù)所需要的工作面來定。2.1 二、磁性能參數(shù)NdFeB材料的磁性能參數(shù)NdFeB磁體的磁性能遠(yuǎn)高于Sm2Co17系列的第三代稀土永磁材料，其剩磁(Br)是錚鉆永磁的12倍，是鐵氧體的35倍，內(nèi)稟矯頑力是鐵氧體的515倍。NdfeB材料主要磁性能參

5、數(shù)有剩磁Br,矯頑力Hcb，內(nèi)稟矯頑力Hcj,最大磁能積(BH)max，居里溫度Tc,最高工作溫度等，具體牌號(hào)及相關(guān)參數(shù)見表2-1,2-2,2-3。表2-1常見NdFeB牌號(hào)及性能參數(shù)'性能牌號(hào)剩磁感應(yīng)強(qiáng)度BrmT(KGs)矯頑力HcBKA/m(KOe)內(nèi)稟矯頑力HcJKA/m(KOe)最大磁能積(BH)maxKJ/m(MGOe)最小值典型值最小值最小值最小值典型值N351180(11.8)1230(12.1)868(10.9)955(12)263(33)278(35)N381230(12.3)1250(12.5)899(11.3)955(12)287(36)295(37)N40127

6、0(12.7)1280(12.8)923(11.6)955(12)303(38)310(39)N421290(12.9)1310(13.1)923(11.6)955(12)318(40)326(41)N451330(13.3)1350(13.5)876(11.0)955(12)342(43)350(44)N481360(13.6)1380(13.8)836(10.5)955(12)366(46)374(47)N501410(14.1)1420(14.2)860(10.8)876(11)374(47)390(49)N521430(14.3)1440(14.4)836(10.8)876(11.0)

7、390(49)406(51)30M1080(10.8)1140(11.4)796(10)1114(14)223(28)246(31)33M1130(11.3)1150(11.5)836(10.5)1114(14)247(31)255(32)35M1180(11.8)1200(12.0)868(10.9)1114(14)263(33)271(34)38M1230(12.3)1250(12.5)899(11.3)1114(14)287(36)295(37)40M1270(12.7)1280(12.8)923(11.6)1114(14)303(38)310(39)42M1290(12.9)1310(

8、13.1)955(12.0)1114(14)318(40)326(41)45M1330(13.3)1350(13.5)995(12.5)1114(14)342(43)350(44)48M1360(13.6)1380(13.8)1027(12.9)1114(14)358(45)374(47)50M1410(14.1)1420(14.2)1050(13.2)1114(14)374(47)390(49)30H1080(10.8)1100(11.0)796(10)1353(17)223(28)239(30)33H113011508361353247255'.性能牌號(hào)剩磁感應(yīng)強(qiáng)度BrmT(KGs

9、)矯頑力HcBKA/m(KOe)內(nèi)稟矯頑力HcJKA/m(KOe)最大磁能積(BH)maxKJ/m(MGOe)最小值典型值最小值最小值最小值典型值(11.3)(11.5)(10.5)(17)(31)(32)35H118012008681353263271.性能牌號(hào)剩磁感應(yīng)強(qiáng)度BrmT(KGs)矯頑力HcBKA/m(KOe)內(nèi)稟矯頑力HcJKA/m(KOe)最大磁能積(BH)maxKJ/m(MGOe)最小值典型值最小值最小值最小值典型值(11.8)(12.0)(10.9)(17)(33)(34)38H1230(12.3)1250(12.5)899(11.3)1353(17)287(36)295(

10、37)40H1270(12.7)1280(12.8)923(11.6)1353(17)303(38)310(39)42H1290(12.9)1310(13.1)955(12.0)1353(17)318(40)326(41)45H1330(13.3)1340(13.4)995(12.5)1353(16)342(43)350(44)48H1360(13.6)1380(13.8)1027(12.9)1353(16)358(45)366(46)28SH1050(10.5)1080(10.8)764(9.6)1592(20)207(26)215(27)30SH1080(10.8)1100(11.0)80

11、4(10.1)1592(20)223(28)239(30)33SH1130(11.3)1150(11.5)844(10.6)1592(20)247(31)255(32)35SH1180(11.8)1200(12.0)876(11.0)1592(20)263(33)271(34)38SH1230(12.3)1250(12.5)907(11.4)1592(20)287(36)295(37)40SH1270(12.7)1280(12.8)939(11.8)1592(20)303(38)310(39)42SH1290(12.9)1310(13.1)955(12.0)1592(20)318(40)326

12、(41)45SH1320(13.2)1340(13.4)995(12.5)1592(20)334(42)342(43)28UH1050(10.5)1080(10.8)764(9.6)1990(25)207(26)223(28)30UH1080(10.8)1100(11.0)812(10.2)1990(25)223(28)239(30)33UH1130(11.3)1150(11.5)852(10.7)1990(25)247(31)255(32)35UH1180(11.8)1200(12.0)860(10.8)1990(25)263(33)271(34)38UH1230(12.3)1250(12.

13、5)907(11.4)1990(25)287(36)295(37)性能牌號(hào)剩磁感應(yīng)強(qiáng)度BrmT(KGs)矯頑力HcBKA/m(KOe)內(nèi)稟矯頑力HcJKA/m(KOe)最大磁能積(BH)maxKJ/m(MGOe)最小值典型值最小值最小值最小值典型值40UH1260(12.6)1270(12.7)923(11.6)1990(25)303(38)310(39)'.性能牌號(hào)剩磁感應(yīng)強(qiáng)度BrmT(KGs)矯頑力HcBKA/m(KOe)內(nèi)稟矯頑力HcJKA/m(KOe)最大磁能積(BH)maxKJ/m(MGOe)最小值典型值最小值最小值最小值典型值42UH1290(12.9)1310(13.1)

14、923(11.6)1990(25)318(40)326(41)28EH1050(10.5)1080(10.8)764(9.6)2388(30)207(26)223(28)30EH1080(10.8)1100(11.0)812(10.2)2388(30)223(28)239(30)33EH1130(11.3)1150(11.5)812(10.2)2388(30)247(31)255(32)35EH1180(11.8)1200(12.0)812(10.2)2388(30)263(33)271(34)38EH1230(12.3)1250(12.5)868(10.9)2388(30)287(36)29

15、5(37)30TH1080(10.8)1100(11.0)812(10.2)2627(33)223(28)239(30)33TH1130(11.3)1150(11.5)812(10.2)2627(33)247(31)255(32)35TH1180(11.8)1200(12.0)812(10.2)2627(33)263(33)271(34)表2-2常見NdFeB材料牌號(hào)最高工作溫度系列最局工作溫度C(Pc=1)N80M100H120SH150UH180EH200TH250表2-3磁性能參數(shù)單位及換算項(xiàng)目單位換算剩磁(Br)高斯(Gs)或mT、T1T=10KGs內(nèi)稟矯頑力(Hcj)奧斯特(Oe)或

16、A/m1KOe=79.6KA/m矯頑力(Hcb)奧斯特(Oe)或A/m最大磁能積(BH)max兆高奧(MGOe)或KJ/m31MGOe=7.96KJ/m3環(huán)境條件的變化將引起磁性能兩個(gè)方面的變化，一是磁疇結(jié)構(gòu)變化引起的，被稱為磁時(shí)效，磁時(shí)效是可逆的，當(dāng)磁鐵再一次磁化或充磁時(shí)又能恢復(fù)原來的磁性能；另一種是磁鐵的顯微組織變化引起的，稱為組織時(shí)效，是不可逆的，當(dāng)再一次充磁時(shí)，不能恢復(fù)原來的磁性能。2.2永磁材料的溫度穩(wěn)定性表2-4NdFeB材料溫度穩(wěn)定性參數(shù)Br溫度系數(shù)(%/C)Hcj溫度系數(shù)(%/C)居里溫度(C)-0.08-0.12-0.42-0.70310380磁鐵的剩磁B是隨溫度的升高而減小

17、的，設(shè)B(T0)是永磁體的起始B,當(dāng)溫度變化到Ti時(shí)，磁通B降低到B(Ti);當(dāng)環(huán)境溫度又恢復(fù)到T0時(shí)，一般情況下磁通不能恢復(fù)到B(T0),而只能恢復(fù)到B'(T>)<B(To);當(dāng)溫度變化不大時(shí)，B的變化是線性可逆的，定義hT=B(T0)-B(T1)為B的總損失，hirr=B(T0)-B'(T)為B的不可逆損失，hrer=B'(T)-B(Ti)為B的可逆損失，a=dB/B'0)(TT*100%(%/C)為某一溫度T時(shí)的可逆溫度系數(shù)。對(duì)于矯頑力較小的磁體，長徑比L/D對(duì)hirr和hrer的影響較大，當(dāng)L/D較大時(shí)，hT、hirr和hrer較小；對(duì)于高矯

18、頑力永磁體，L/D對(duì)其影響較小。一般來講，永磁體矯頑力越高，其hT、hirr和hrer參量就越小。永磁體在使用之前或測試性能之前，在某一溫度加熱一段時(shí)間，這一處理稱為老化處理。在老化處理過程中，使磁鐵不穩(wěn)定的組織或疇結(jié)構(gòu)的因素將得到消除，顯著地降低hT、hirr、hre和g輕稀土金屬化合物的磁化強(qiáng)度隨溫度的升高是降低的，它的磁通B具有負(fù)的溫度系數(shù)。但是在一定的溫度范圍內(nèi)，重稀土金屬化合物的磁化強(qiáng)度隨溫度的升高而升高，在相應(yīng)的溫度范圍內(nèi)具有正的溫度系數(shù)，可見輕稀土化合物與重稀土化合物的磁化強(qiáng)度隨溫度的變化具有補(bǔ)償作用。將輕稀土化合物中的LR元素部分的用重金屬化合物HR取代，做成復(fù)合稀土金屬化合物

19、，當(dāng)重金屬含量達(dá)到某一適當(dāng)?shù)牧繒r(shí)，就可使得該化合物在某一溫度范圍內(nèi)磁化強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度B不隨溫度變化，即a8。2.3工藝對(duì)NdFeB材料磁性能的影響熔煉過程中，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a-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a-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。制粉時(shí)加入抗氧化劑，能有效地降低氧含量，矯頑力也比傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的磁體矯頑力

20、高160kA/m左右。燒結(jié)鉉鐵硼磁體的內(nèi)稟矯頑力隨成型時(shí)取向度的提高而下降。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未取向磁體的剩磁高1/2以上，磁能積就高得更多了。這是因?yàn)槲慈∠虺尚偷拇朋w是各向同性的，剩磁低，測試曲線方形度也大大降低，嚴(yán)重影響了磁體的磁能積。所以，在成型壓制之前一定要充磁取向，而且充磁取向磁場還應(yīng)較高，一般為2.0T左右。減少氧含量可提高矯頑力，因?yàn)檠醯南鄬?duì)含量上升將使稀土的相對(duì)含量下降，而主相和富Nd相的相對(duì)含量也會(huì)減少。富Nd相包覆主相使其彌散分布,是矯頑力提高的原因，因此這兩種相的減少都會(huì)導(dǎo)致矯頑力的降低。燒結(jié)被鐵硼磁體的內(nèi)稟矯頑力隨成型

21、時(shí)的取向度提高而下降。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。如果合金的基體是單相，在后期的熱處理中沒有相變發(fā)生，僅是改變晶界的狀態(tài)，一般把燒結(jié)后的熱處理稱為后燒處理，或叫回火，反之則叫做時(shí)效處理。時(shí)效處理后剩磁增加較小，但矯頑力卻能成倍的增加。在通過工藝改善材料磁性能時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的是，磁晶各向異性導(dǎo)致了單晶磁致伸縮的各向異性和熱膨脹性質(zhì)的各向異性，單晶體的磁致伸縮各向異性和熱膨脹的各向異性將會(huì)導(dǎo)致磁體由高溫向低溫冷卻過程中內(nèi)

22、部產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，會(huì)使材料的力學(xué)性能變差。由于具有優(yōu)良磁性能的永磁體具有高的磁晶各向異性,所以磁體的磁性能越高,力學(xué)性能越差。三、物理性能參數(shù)3.1 NdFeB材料的物理性能稀土永磁材料機(jī)械加工性能普遍較差?，F(xiàn)有產(chǎn)品的加工是以降低10%20%的成品率為代價(jià)的，并且在生產(chǎn)和使用過程中容易出現(xiàn)開裂、掉邊掉角、剝落等問題。燒結(jié)NdFeB可進(jìn)行鉆孔加工，但仍然很脆。根據(jù)不同研究者對(duì)各種牌號(hào)燒結(jié)NdFeB磁體力學(xué)性能指標(biāo)的測試，其機(jī)械強(qiáng)度參數(shù)值如表3-1所示。其斷裂韌性比普通金屬材料低12個(gè)數(shù)量級(jí)，與陶瓷材料相當(dāng)，是一種強(qiáng)脆性材料。表3-1鉉鐵硼材料物理性能參數(shù)項(xiàng)目(單位)抗彎強(qiáng)度(MPa)抗拉強(qiáng)度(

23、MPa)抗壓強(qiáng)度(MPa)彈性模量(MPa)硬度(Hv)數(shù)據(jù)200350701608001160137170500600項(xiàng)目(單位)撓曲強(qiáng)度(kg/mm2)剛度(N/m2)密度(g/cm3)沖擊韌性(KJ/m2)斷裂韌性(MPa*m1/2)數(shù)據(jù)250.647.47.627472.55.5項(xiàng)目(單位)泊松比壓縮率(m2/N)橫向變形系數(shù)比熱(kJ/C)熔點(diǎn)(C)數(shù)據(jù)0.249.8x10-120.240.121185項(xiàng)目(單位)導(dǎo)熱系數(shù)(cal/m.h.C)熱傳導(dǎo)率(W/(moK)電阻率(q?cm熱膨脹系數(shù)(平行取向方向K-1)熱膨脹系數(shù)(垂直取向方向K-1)數(shù)據(jù)7.7681401603.23.6

24、x10-6-4.6-5.0x10-63.2工藝對(duì)NdFeB材料物理性能的影響添加微量晶界合金后磁體具有較高的抗彎強(qiáng)度。當(dāng)添加的晶界合金中B含量為0.95%原子分?jǐn)?shù)時(shí)，抗彎強(qiáng)度可達(dá)最高值397MPa,而單合金法制得的磁體抗彎強(qiáng)度僅為309MPa,添加晶界合金幾乎不影響磁體的磁性能。當(dāng)加入0.5%的Cu時(shí)，可使NdFeB的抗彎強(qiáng)度提高26.4%（從205.4MPa提高到259.7MPa）,使三元系NdFeB燒結(jié)磁體的抗彎強(qiáng)度提高68.6%（從154MPa提高到259.7MPa）;但同時(shí)使NdFeB的斷裂韌性下降9.9%（從3.47MPam1/2下降到3.12MPam1/2）,使NdFeB燒結(jié)磁體的

25、斷裂韌性下降37.4%,（從5MPam1/2下降到3.127MPam1/2）。與Cu元素相比，Nb元素具有更明顯的強(qiáng)化效果。加入0.5%（重量百分比）Nb時(shí)，可使NdFeB燒結(jié)磁體的抗彎強(qiáng)度提高52.2%（從205.4MPa提高到312.7MPa）,使三元系NdFeB燒結(jié)磁體的抗彎強(qiáng)度提高103.1%（從154MPa提高到312.7MPa），使NdFeB燒結(jié)磁體的斷裂韌性達(dá)到3.677MPa-m1/2（提高了5.9%），使三元系NdFeB燒結(jié)體的斷裂韌性下降了26.4%。Nb含量提高到1%時(shí)，使NdFeB燒結(jié)磁體的抗彎強(qiáng)度提高89.9%。加入1%的Nb使NdFeB燒結(jié)磁體的斷裂韌性達(dá)到3.93

26、7MPam1/2,提高了13.3%，但比三元系NdFeB燒結(jié)體的斷裂韌性下降了21.5%。用富Pr的晶界相合金取代Nd可以提高磁體的抗沖擊性，重稀土元素Dy在晶界相的大量添加可導(dǎo)致磁體力學(xué)性能的降低。鉉鐵硼合金的熔點(diǎn)隨成分變化而變化，例如Nd17Fe76B7合金的熔點(diǎn)約為1170C,Nd的含量越高，合金的熔點(diǎn)就越低。壓坯是許多粉末顆粒的機(jī)械堆積體，它的相對(duì)密度只有60%70%,內(nèi)部空隙很大，強(qiáng)度低，磁性能也很低。燒結(jié)時(shí)，由于原子的擴(kuò)散，不同的粉末顆粒彼此熔合在一起而形成一個(gè)整體。燒結(jié)后的磁體不僅密度增加（94%98%）,機(jī)械強(qiáng)度，磁性能如剩磁、矯頑力、磁能積等都大大的提高。四、NdFeB材料加

27、工工藝及對(duì)性能參數(shù)的影響4.1 NdFeB加工工藝流程4.1.1粉末冶金法采用粉末冶金法熔煉1kgNd15Fe77B8所需的原材料包含33%的純金屬Nd（98%99%）或鉉鐵合金，65.7%的工業(yè)純鐵和1.3%的B粉或B-Fe。用B-Fe比B粉好，B-Fe成本低，易于加入，成分易于控制，熔煉方便；若用B粉加熱至540870C時(shí)B粉會(huì)急劇氧化生成氧化物，同時(shí)會(huì)噴濺與揮發(fā)；若用B粉做原材料，可將B粉與Fe粉壓成塊。一般的NdFeB粉末冶金法工藝可以概括為：原材料準(zhǔn)備"冶煉"鑄錠"破碎與制粉"磁場取向與壓型"燒結(jié)回火r機(jī)加工與表面處理r檢測幾個(gè)步驟。

28、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；金屬的揮發(fā)和氧化損失會(huì)造成成分不準(zhǔn)確，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。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。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，

29、得到的片狀晶尺寸會(huì)更細(xì)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5ni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246m175m（GO-80目）的中等粉末研磨至34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。鉉鐵硼的熱穩(wěn)定性較差，大塊樣品在被磨成粉末狀的時(shí)候熱穩(wěn)定性要下降，所以在制粉過程中要有保護(hù)截止以防止氧化。破碎制粉時(shí)所

30、用的介質(zhì)可以是汽油，甲苯，石油酰，或其它有機(jī)液體或惰性氣體如氮?dú)?、氯氣等，然后再進(jìn)一步研磨。磨粉是將粗顆粒研磨到35m,通常的方法有振動(dòng)球磨、滾動(dòng)球磨和氣流磨。球磨介質(zhì)可用甲苯、航空汽油、石油酰、環(huán)乙烷、氟氯烷等，球磨后在真空中或氯氣流中干燥。粉末磁場取向是制造高性能燒結(jié)Nd-Fe-B永磁體的又一關(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Nd2Fei4B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。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，這是最低的。如果使每一個(gè)

31、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35mi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，一是將粉末壓制成一定的形狀與尺寸的壓坯，二是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，并進(jìn)行保溫處理一段時(shí)間。目的是提高壓坯密度，改

32、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)。除了傳統(tǒng)的在氯氣保護(hù)下燒結(jié)和在真空中燒結(jié)方式，目前還出現(xiàn)有電火花燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、微波燒結(jié)、電場快速反應(yīng)燒結(jié)等新的方法。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?；鼗鹛幚碛幸患?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。NdFeB材料后期加工處理方法主要有車削，磨削，電火花，超聲波，超聲波輔助電火花等。4.1.2還原擴(kuò)散法（R/D）還原擴(kuò)散法制造稀土永磁的基本原理是用金屬鈣還原稀土氧化物，使之變成純

33、稀土金屬，再通過稀土金屬與鉆或鐵等過渡族金屬原子的互擴(kuò)散，直接得到稀土永磁粉末。4.2組分對(duì)NdFeB材料性能的影響在NdFeB中加入適量的Nb、Mo、V、W、Zr、Ti元素，可以提高矯頑力，增強(qiáng)耐腐蝕性。Nb的添加能提高Hci,且?guī)缀醪挥绊態(tài)r,少量Nb能有效提高含Dy、Co合金的磁性能，使退磁曲線保持良好的方形度；Mo可以使含Co的合金晶粒細(xì)化，粒度分布變窄，并在一定程度上抑制軟磁性相出現(xiàn)；當(dāng)Ti含量小于1.2%時(shí)，Cu(0.8%)和Ti晶間復(fù)合添加可大幅增加燒結(jié)NdFeB磁體的矯頑力，剩磁變化不大。當(dāng)Ti含量大于1.2%時(shí)矯頑力略有下降，剩磁急劇下降。加入適量的Co、Al和重稀土元素，可

34、使Tc升高到450500C,缶下降到0.050.07%K-1,加入一定量的鈦、鎘等元素可以提高合金磁極化強(qiáng)度矯頑力，降低高溫不可逆損失，增強(qiáng)熱穩(wěn)定性，同時(shí)Al還可以提高材料的矯頑力。Co可以改善磁體的耐腐蝕性，提高居里溫度。隨著Co含量增加，合金的居里溫度線性地提高，磁感可逆溫度系數(shù)a明顯地降低。當(dāng)Co含量小于5%(原子分?jǐn)?shù))時(shí)，(BH)max和Br幾乎不降低，但Hcj明顯地降低。當(dāng)Co含量在10%25%at時(shí)，Br和(BH)max稍有降低，而Hci幾乎保持不變。當(dāng)Co含量大于30%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致Br和Hci的降低，并且磁通不可逆損失急劇地上升，添加少量Cu后可以抵消這種負(fù)作用。Cu提高矯頑力和剩

35、磁，過量添加則可能對(duì)晶界的濕潤不利，引起密度降低，進(jìn)而使矯頑力，剩磁降低。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，使正交換作用增強(qiáng)，Tc上升，并減少可逆磁通損失，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多種兀素，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。在NdDyFeAIB合金中添加sn能顯著改善矯頑力熱穩(wěn)定性，減少磁通不可逆損失，從而使合金的工作溫度大大提高。隨著合金中Th含量在00.86%范圍內(nèi)增加，Hcj顯著增加，Br則顯著減小，Br基本上沒有變化。當(dāng)Th增加到0.86%(at)時(shí)，Br仍

36、然沒有變化，Hcj和汨卻有明顯增加。在所研究的范圍內(nèi)，Th含量由0%增加到0.43%(at)時(shí)，Hcj增加最快，當(dāng)Th含量超過0.43%(at)時(shí)，Hcj增加速度減緩。Dy元素是一類重要的添加元素，它能顯著提高燒結(jié)被鐵硼永磁體的矯頑力，確保較高溫度下的耐熱性。Dy含量較低時(shí)，Hci上升很明顯，以后逐漸平緩；Tb提高Ha的效果比Dy顯著。但是它的價(jià)格太昂貴，故較少在實(shí)際中應(yīng)用。Ni能部分置換Fe,使居里溫度升高，但使飽和磁化強(qiáng)度和矯頑力下降。Ni能顯著改善抗蝕性，起作用比Co還強(qiáng)。添加Sn能顯著降低磁通不可逆損失，使居里溫度Tc提高。Si也有使居里溫度提高的作用?？偟膩碚f，加入Al、Nb、Sn、

37、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。表4-1RE2Fe14B化合物基本參數(shù)化合物晶格常數(shù)p/g*cm34dMs/T-1HA/kA*m1Tc/Ka/nmc/nmLa2Fei4B0.8820.12347.401.22000530Ce2Fei4B0.8760.12117.811.22600424Pr2Fei4B0.8800.12237.471.48000565Nd2Fei4

38、B0.8800.i2207.55i.69000585Sm2Fei4B0.8880.i2i57.73i.4>i50006i2Gd2Fei4B0.8790.i2097.850.9240066iTb2Fei4B0.8770.i2057.930.7>i5000639Dy2Fei4B0.8670.i20i8.020.7>i5000592Ho2Fei4B0.8750.ii998.050.97000576Er2Fei4B0.8740.ii968.24i.0/554Tm2Fei4B0.8740.ii958.23i.i80054iLu2Fei4B0.8700.ii858.47i.2260053

39、5Yb2Fei4B0.8770.i2046.98i.42600565注：La-57例，Ce-58鋪，Pr-59金普，Nd-60敏，Pm-61矩，Sm-62錚，Eu-63銷，Gd-64包，Tb-65鉞，Dy-66鎬，Ho-67欽，Er-68鉗，Tm-69卷，Yb-70鏡，Lu-71樗。4.4工藝對(duì)化學(xué)性能的影響提高鉉鐵硼合金的抗腐蝕性除降低合金中氧含量外，常在永磁體表面涂或鍍保護(hù)層如鍍鋅、鍍鐐、鍍鐐銅鐐、烤漆、涂敷環(huán)氧樹脂、鋁離子噴鍍、電泳漆、磷化、鍍金、鍍銀、鍍銘、氮化鈦耐磨損涂層等，一般涂層厚度為1040"。不同涂層的抗腐蝕能力不同，環(huán)氧樹脂涂層抗溶劑、抗沖擊能力、抗鹽霧腐蝕能力良

40、好，電泳涂層抗溶劑、抗沖擊能力良好，抗鹽霧腐蝕能力極好，電鍍有極好的抗溶劑、抗沖擊能力，但抗鹽霧能力較差，為增強(qiáng)圖層防護(hù)能力，往往采用多種涂層的復(fù)合。表4-2列出了不同鍍層工藝參數(shù)及對(duì)材料的影響。表4-2不同鍍層參數(shù)對(duì)比樣叩編與鍍層種類生產(chǎn)周期鍍層厚度耐鹽霧性剪切強(qiáng)度minumhMPai復(fù)合鍍層ii5i6.7596i3.98電鍍鐐銅鐐90i6.5i2845.78r化學(xué)鍍鐐460i6.68i443i.582復(fù)合鍍層i6022.8436045.i8電鍍鐐銅鐐i052i.i34043.78化學(xué)鍍鐐6002i.3824040.583復(fù)合鍍層ii5i6.9ii9246.23電鍍鐐銅鐐90i6.5i284

41、5.78化學(xué)鍍鐐460i6.68i443i.58在鍍Zn,Ni,環(huán)氧樹脂，PARYLENE-C涂層幾種方法中，高分子材料和環(huán)氧樹脂涂層對(duì)磁體的保護(hù)作用最大，但是成本比較高，對(duì)施鍍的環(huán)境和質(zhì)量也有較高的要求。Ni涂層的成本比Zn涂層高，所以在一些沒有太多腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中，可以對(duì)NdFeB磁體采取化學(xué)鍍Zn的方式來加以保護(hù)，從而有效降低成本；對(duì)有些酸堿鹽介質(zhì)，如果濃度很小，則可以采用Ni涂層來保護(hù)磁體；如果酸堿鹽的濃度比較大，則一定要采用高分子材料或者環(huán)氧樹脂涂層.各種涂層對(duì)磁體的性能都有一定的影響。表中的Br為剩余磁通密度，可以看出高分子材料涂層使其降低了0.09T,而其他幾種涂層影響較小。H

42、cj為內(nèi)稟矯頑力，高分子和Ni涂層使其略有增長，其他兩種涂層變化不大。最大磁能積(BH)max方面,Ni涂層使其增加了4.22kJ/m3；Zn涂層使其增加了0.46kJ/m3；高分子材料涂層使其減少了31.68kJ/m3;環(huán)氧樹脂涂層使其減少了12.66kJ/m3O總的來說,Ni涂層和Zn涂層對(duì)磁體的性能影響較小，環(huán)氧樹脂涂層和PARYLENE-C涂層對(duì)磁體的性能影響相對(duì)較大。這是因?yàn)閆n和Ni屬于金屬材料，本身導(dǎo)磁；而環(huán)氧樹脂和PARYLENE2C不導(dǎo)磁，但是由于其涂層很薄，所以影響不大。磁體涂覆涂層后抗腐蝕性能得到提高，但是不同的涂層提高的程度有所不同：其中PARYLENE2C涂層對(duì)磁體的

43、保護(hù)作用明顯，環(huán)氧樹脂和Ni涂層次之，Zn涂層的效果較差。涂層對(duì)磁體的磁性能在一定程度上都有影響。PARYLENE2C高分子材料和環(huán)氧樹脂涂層使磁體磁性能的某些指標(biāo)有所減弱；Ni涂層和Zn涂層對(duì)磁體的磁性能影響不大。在生產(chǎn)中，應(yīng)該根據(jù)使用環(huán)境成本等具體要求來選擇適當(dāng)?shù)耐繉?。五、原材料礦產(chǎn)及工廠分布分析5.1國內(nèi)稀土礦產(chǎn)主要分布中國占世界稀土資源的41.36%,主要稀土礦有白云鄂博稀土礦、山東微山稀土礦、冕寧稀土礦、江西風(fēng)化殼淋積型稀土礦、湖南褐鈕鋸礦和漫長海岸線上的海濱砂礦等等。我國稀土礦主要分為以內(nèi)蒙古包頭白云鄂博稀土礦為代表的混合型輕稀土礦、四川冕寧氟碳鋪輕稀土礦和以南方中重離子稀土礦。以

44、區(qū)域稀土資源為核心，中國稀土產(chǎn)業(yè)形成了三大基地和南北兩大稀土生產(chǎn)體系的格局。三大基地：一是以包頭混合型稀土為原料的北方稀土生產(chǎn)基地，分離能力約8萬噸。二是以江西等南方七省的離子型稀土礦為原料的中重稀土生產(chǎn)基地，分離能力約6萬噸。三是以四川冕寧氟碳鋪為原料的氟碳飾礦生聲墓地分離能力約3萬噸。廣西稀土礦產(chǎn)資源主要有獨(dú)居石、磷鈕礦、離子吸附型稀土礦和伴生在鈦鐵礦、鎰礦和鋁土礦中的伴生礦，儲(chǔ)量在全國名列前茅。其中，離子吸附型稀土資源預(yù)測總量居全國第一位。到目前為止，廣西稀土資源基本未開發(fā)，是全國稀土資源豐富的省區(qū)中唯一沒有進(jìn)行規(guī)模開發(fā)利用的地方。全球稀土資源的80%在我國，而國內(nèi)的資源主要集中在內(nèi)蒙和

45、江西兩地。我國稀土資源三大產(chǎn)地（包頭、江西、四川）為了延伸發(fā)展燒結(jié)鉉鐵硼磁體產(chǎn)業(yè)鏈，目前都在大力發(fā)展金屬鉉（錯(cuò)鉉）的生產(chǎn)，正在形成壟斷優(yōu)勢(shì)。國內(nèi)外燒結(jié)鉉鐵硼磁體廠商為了獲取原料也紛紛向稀土資源和產(chǎn)地靠攏。5.2國外主要鉉鐵硼生產(chǎn)商分布目前，日本企業(yè)是全球高性能鉉鐵硼永磁材料行業(yè)的領(lǐng)先者，其中日立NEOMAX是全球最大的高性能鉉鐵硼永磁材料生產(chǎn)廠商，其研制出的磁能積為59.5MGOe的高性能鉉鐵硼永磁材料，是迄今國際公開報(bào)道的磁能積水平最高的燒結(jié)鉉鐵硼永磁體。日本TDK公司是全球磁性材料最全的企業(yè)。住友特殊金屬公司是燒結(jié)鉉鐵硼永磁的專利擁有者和最大生產(chǎn)企業(yè)。德國VAC公司通過生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)和

46、新金屬的不斷采用，研制出了磁能積為56.7MGOe的高性能鉉鐵硼永磁材料。日本愛普生公司將粘結(jié)鉉鐵硼工廠全部移到上海（上海愛普生磁性器件有限公司）。目前包括日本TDK、FDK、EPSON,荷蘭PHILIP，美國MG公司等都已經(jīng)或計(jì)劃在中國建鉉鐵硼磁體、器件或終端應(yīng)用工廠。日本昭和電工株式會(huì)社作為日本最大的永磁材料公司，2002年與包鋼稀土高科技股份有限公司等合資成立了包頭昭和稀土高科新材料有限公司。美國約有6家公司生產(chǎn)燒結(jié)鉉鐵硼永磁，塔蝸公司第一，其它還有Vgimag、GM公司的Magnequench（粘結(jié)鉉鐵硼磁粉的主要供應(yīng)廠商）、日立應(yīng)用磁學(xué)和電子能量公司等。高性能鉉鐵硼永磁材料磁性能水平

47、的高低很大程度上決定于產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝.傳統(tǒng)的高性能鉉鐵硼永磁材料生產(chǎn)工藝以日本住友的干法工藝和日本日立的濕法工藝為代表，此兩種工藝可將產(chǎn)品的含氧量控制在2000PPM左右.為進(jìn)一步降低氧的含量，經(jīng)過不斷的改進(jìn),合并后的NEOMAX（2007年日本日立和日本住友合并）開發(fā)出了低氧干法工藝，可將產(chǎn)品的氧含量控制在1,000-2,000PPM.目前，國內(nèi)開發(fā)出的較為先進(jìn)的生產(chǎn)工藝為煙臺(tái)正海磁性材料有限公司的無氧工藝，可將磁體中的氧含量控制在100-900ppm范圍內(nèi)，達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。5.3國內(nèi)主要鉉鐵硼生產(chǎn)商分布自1990年以來，在我國逐漸形成了浙江、山西和京津三大鉉鐵硼磁體生產(chǎn)基地。隨后，包頭和煙臺(tái)等地區(qū)的燒結(jié)鉉鐵硼磁體產(chǎn)業(yè)也取得快速發(fā)展，大有形成五大基地的趨勢(shì)。浙江寧波已成為我國著名的“鉉鐵硼城”，除了有中科三環(huán)寧波科寧達(dá)公司外、還有寧波韻升高科磁業(yè)公司、寧波永久磁業(yè)有限公司、寧波招寶磁業(yè)有限公司、寧波金雞鉉鐵硼強(qiáng)磁材料有限公司、等近20家鉉鐵硼磁體生產(chǎn)企業(yè)。其下屬的慈溪市就有12家鉉鐵硼磁體生產(chǎn)廠，其中最大者為寧波合力磁材技術(shù)有限公司，年產(chǎn)能力達(dá)5000噸，全慈溪市產(chǎn)能超過10000噸。金華地區(qū)的浙江橫店集團(tuán)也是很有實(shí)力的鉉鐵硼生產(chǎn)企業(yè)，擁有東磁有限公司和浙江英洛華磁業(yè)公司。此外浙江還有杭州永磁集團(tuán)（稀