第三章、稀土永磁材料課件

第三章、

稀土永磁材料的制備技術(shù)第三章、

稀土永磁材料的制備技術(shù)1第三章、稀土永磁材料課件2稀土永磁材料的制備：熔煉、澆鑄機械合金化等熔煉技術(shù)：合金化或控制合金的結(jié)晶組織或制粉：澆鑄/機械合金化/熔體快淬法/氣體霧化法/高頻震蕩霧化法真空感應(yīng)熔煉法（最常用）真空電弧熔煉法（多用于實驗室研究）真空熱還原擴散法（近年來得到發(fā)展）稀土永磁材料的制備：熔煉、澆鑄機械合真空感應(yīng)熔煉法（最常用3第一節(jié)、真空感應(yīng)熔煉制備稀土磁性材料真空感應(yīng)熔煉原理真空感應(yīng)熔煉：利用電磁感應(yīng)在金屬爐料內(nèi)產(chǎn)生渦電流，從而加熱爐料并獲得足夠高的溫度，使?fàn)t內(nèi)多種金屬或合金原料熔化，在熔融狀態(tài)下通過原子擴散形成所需合金的過程一、真空感應(yīng)電爐設(shè)備型號：ZG-0.01,ZG-0,025,ZG-0.05電源輸入系統(tǒng)真空系統(tǒng)感應(yīng)電爐熔體電爐設(shè)備組成：第一節(jié)、真空感應(yīng)熔煉制備稀土磁性材料真空感應(yīng)熔煉原理電源輸入41、電源輸入系統(tǒng)通常電源功率：300~500kw/t電源頻率的選擇：以熔池能得到充分的攪拌為依據(jù)中小爐子的電源頻率：1~4KHZ2、真空系統(tǒng)真空感應(yīng)系統(tǒng)的選擇依據(jù)：熔煉室初抽時間和各閘閥隔離抽空所需時間精煉期間氣體排放量及真空度要求時間要求氣體排放量真空度要求真空感應(yīng)熔煉原理1、電源輸入系統(tǒng)熔煉室初抽時間和各閘閥隔離抽空所需時間時間要53、爐體爐體結(jié)構(gòu)：熔煉室、裝料系統(tǒng)及輔助設(shè)備側(cè)傾坩堝澆鑄結(jié)構(gòu)：適用情形、結(jié)構(gòu)連續(xù)式真空感應(yīng)電爐：適用情形、結(jié)構(gòu)裝料系統(tǒng)：直接手工裝料：小型爐子專用閘閥加料：大型爐子輔助設(shè)備：取樣、搗料裝置，真空閘閥及儀表，測溫裝置，水冷循環(huán)系統(tǒng)熔煉室3、爐體側(cè)傾坩堝澆鑄結(jié)構(gòu)：適用情形、結(jié)構(gòu)裝料系統(tǒng)：直接手工裝6第三章、稀土永磁材料課件7第三章、稀土永磁材料課件8二、感應(yīng)電爐的工作原理感應(yīng)電爐的基本電路電路結(jié)構(gòu)：啟動開關(guān)、變頻電源、電容器、感應(yīng)線圈與坩堝工作原理：

當(dāng)交流電流流經(jīng)銅線圈時，由于電磁感應(yīng)使坩堝中的金屬爐料產(chǎn)生電流，感應(yīng)電流克服爐料電阻產(chǎn)生熱量，從而使金屬爐料加熱和熔化。二、感應(yīng)電爐的工作原理感應(yīng)電爐的基本電路電路結(jié)構(gòu)：91、交變電流產(chǎn)生交變磁場

交變電流通過螺旋形感應(yīng)線圈線圈所包圍的空間和四周產(chǎn)生交變磁場一部分磁力線穿透金屬爐料，一部分穿透坩堝。2、交變磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流感應(yīng)電動勢：—交變電流頻率，Hz—感應(yīng)線圈的匝數(shù)—交變磁場的磁通量，wbR—金屬爐料的有效電阻感應(yīng)電流：1、交變電流產(chǎn)生交變磁場—交變電流頻率，Hz—感應(yīng)線圈的匝數(shù)103、感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化成熱能t—通電時間，s3、感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化成熱能t—通電時間，s11三、感應(yīng)電爐的熔化特點1、感應(yīng)電流的分布特征

符合“集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)、圓環(huán)效應(yīng)”，坩堝式感應(yīng)電流分布是這幾種效應(yīng)的綜合。

集膚效應(yīng)：交變電流通過導(dǎo)體時，電流密度由表面向中心依次減弱，即電流有趨向表面的現(xiàn)象。鄰近效應(yīng)：感應(yīng)線圈中的交變電流與爐料導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向相反，在相互影響下使兩導(dǎo)體中的電流在臨近側(cè)面處聚集。

圓環(huán)效應(yīng)：感應(yīng)電流的最大電流密度出現(xiàn)在線圈導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)。三、感應(yīng)電爐的熔化特點1、感應(yīng)電流的分布特征12第三章、稀土永磁材料課件132、爐料的最佳尺寸范圍

穿透深度：當(dāng)電磁波從導(dǎo)體表面向內(nèi)部傳播時，經(jīng)過距離d后，其值衰減到表面值的1/e，這段距離稱為導(dǎo)體的穿透深度。

d∝1/

通常爐料直徑d=3-6倍的穿透深度。最佳爐料尺寸與電流頻率的關(guān)系。2、爐料的最佳尺寸范圍143、坩堝內(nèi)的溫度分布及布料原則

溫度分布圖：

1-中溫區(qū)3-高溫區(qū)2、4-低溫區(qū)合理的布料原則：考慮料塊尺寸及熔點與坩堝內(nèi)溫度分布相適應(yīng)3、坩堝內(nèi)的溫度分布及布料原則154、感應(yīng)熔煉的電磁攪拌作用

電磁攪拌：感應(yīng)電爐熔煉時，導(dǎo)電熔體在電磁力的作用下處于不斷攪拌中，這種現(xiàn)象稱為電磁攪拌。形成原因：

圖：感應(yīng)爐坩堝內(nèi)熔體的運動4、感應(yīng)熔煉的電磁攪拌作用16電磁攪拌優(yōu)點：有利于合金快速熔化和原子的擴散，有利于熔體化學(xué)成分、溫度的均勻和熔體的夾雜物上浮。形成“駝峰”高度：

H∝電磁力∝1/增強電磁攪拌方法：a、中頻感應(yīng)爐：H感應(yīng)器>H熔體b、大容量電爐：增設(shè)輔助電源攪拌電磁攪拌優(yōu)點：有利于合金快速熔化和原子的擴散，17四、真空熔煉過程的特點

大氣條件下冶金缺點：a、金屬易于氧化b、金屬熔池與空氣作用c、大氣條件下抑制了有害元素的揮發(fā)1、合金元素控制

稀土永磁合金在惰性氣氛下熔煉過程：裝料密封抽真空充氬氣升溫熔煉澆鑄

氬氣保護的作用：a、隔斷了氮氣氧氣等危險氣體的進入。 b、減少了合金元素的揮發(fā)損失。c、可不必使用高真空系統(tǒng)，縮短了抽真空的持續(xù)時間。四、真空熔煉過程的特點大氣條件下冶金缺點：a、金屬18元素控制因素及機理：

（1）、能嚴(yán)格控制合金中活潑元素，保證了合金的性能、質(zhì)量及穩(wěn)定性。（2）、充氬氣條件下，可有效減少合金的揮發(fā)損失。2、真空脫氣

主要是去除合金中的H、N氫、氮在合金中的溶解度：

[H]、[N]—氫、氮在合金中的溶解度元素控制因素及機理：[H]、[N]—氫、氮在合金中的溶解度193、夾雜物的防止

夾雜物：熔煉時，由于熔池表面低壓條件和電磁攪拌力的作用非金屬雜質(zhì)上浮熔池表面形成一層膜，通稱氧化膜。夾雜物的防止：（1）減少污染源（2）爐料應(yīng)進行化學(xué)定量分析，以控制有害雜質(zhì)含量，并經(jīng)表面清理才能使用。（3）控制爐子到預(yù)定的真空度和漏氣速度、提高氬氣純度。3、夾雜物的防止204、真空坩堝反應(yīng)

熔煉條件下坩堝材料與合金液強烈作用合金的又一污染源例：剛玉坩堝、坩堝周圍的MgO填充料5、冷坩堝懸浮熔煉技術(shù)一種以原料本身結(jié)晶的容殼為容器的晶體生長技術(shù)。用于活潑金屬、強磁性材料NdFeB及金屬間化合物等的熔煉。（示意圖如下）特點:(1)不受坩堝材料污染(2)坩堝壽命長4、真空坩堝反應(yīng)21第三章、稀土永磁材料課件22第節(jié)、真空感應(yīng)熔煉稀土永磁合金工藝一、原材料的選擇原材料選擇是保證合金成分的關(guān)鍵。選擇標(biāo)準(zhǔn)：一、使成分符合技術(shù)要求；二、控制原料帶入的有害雜質(zhì)第節(jié)、真空感應(yīng)熔煉稀土永磁合金工藝一、原材料的選擇23第三章、稀土永磁材料課件241、金屬釹的選擇：(1)、注意碳含量是否偏高(2)、少量Pr允許，其他稀土元素對磁性能不利(3)、生產(chǎn)高性能NdFeB磁體要求：Ce/RE<0.05%;Nd/RE≥99.5%;∑RE≥99.8%2、金屬釤的選擇

目前金屬釤是利用金屬熱還原法生產(chǎn)的，選擇時注意Cl-是否超標(biāo)。1、金屬釹的選擇：253、工業(yè)純鐵的選擇：①DT1、ZDT2精密合金、高溫合金、粉末冶金用原料。②DT3、DT4生產(chǎn)電磁元件的原材料3、工業(yè)純鐵的選擇：264、硼鐵合金的選擇一種鋁熱法生產(chǎn)的：硼含量波動和偏析值>3.1%~4.5%，且成本高另一種電爐法生產(chǎn)的：硼含量波動和偏析<1.5%~1.9%(較常用)4、硼鐵合金的選擇27二、原材料處理及配料1、原料的表面處理(1)用真空密封包裝或石蠟封裝(2)鈷用稀酸清除表面污漬(3)純鐵表面的銹蝕用拋丸機清除或機械切削法清除2、原料塊度的選擇(1)熔煉方法和裝爐量決定塊度的大小，應(yīng)按要求剪切成塊狀。(2)熔煉NdFeB合金時，效果：硼鐵>硼粉

硼鐵優(yōu)點：成本低，易于加入，成分易控制，熔煉方便。

硼粉缺點：540~870℃易氧化和發(fā)生噴射、揮發(fā)，成分不易控制。二、原材料處理及配料1、原料的表面處理283、配料計算

(1)先將合金的摩爾分?jǐn)?shù)換算成質(zhì)量分?jǐn)?shù)(2)實際用量=質(zhì)量分?jǐn)?shù)/原材料的純度例：計算配制100g的Nd16.5Fe76B7.5需要的Nd、Fe、B的質(zhì)量？（已知：MNd=144.24、MFe=55.85、MB=10.81，選用的原料：Nd:w(Nd)≥99%;Fe:DT2,按純鐵計；硼鐵：含硼20%，余下的為鐵）注：加料時加入量要稍大于理論量（稀土元素一般過量3~5%）

3、配料計算29三、坩堝的選擇和準(zhǔn)備

1、對坩堝的要求：化學(xué)成分穩(wěn)定、能耐高溫、不與合金反應(yīng)、耐急冷急熱性好。熔煉稀土永磁材料通常用剛玉標(biāo)準(zhǔn)坩堝。2、坩堝的準(zhǔn)備

感應(yīng)線圈：用方形或圓形紫銅管繞制，線圈匝與匝之間要有一定的距離，用絕緣支架隔離，防止短路打火。

三、坩堝的選擇和準(zhǔn)備303、坩堝的裝制感應(yīng)線圈用木塊墊平坩堝底部平鋪10mm厚的石棉水泥板感應(yīng)線圈內(nèi)周及底部襯上玻璃絲做絕緣層電熔鎂砂+2%~5%的粘合劑搗制爐襯坩堝底部填充料分兩層打結(jié)（每層厚20~30mm）坩堝放入，坩堝外側(cè)間隙填充上電熔鎂砂填充料，搗實封口石墨芯做發(fā)熱體，給爐子通電進行感應(yīng)加熱，600~1600℃燒結(jié)4~5h,降溫1100℃取出發(fā)熱體。3、坩堝的裝制31四、真空感應(yīng)熔煉工藝步驟：裝料關(guān)真空室抽氣預(yù)加熱充氬氣熔化精煉保溫澆鑄冷卻出爐清爐1、裝料、爐料碼放整齊符合布料原則2、抽真空、充氬氣預(yù)抽至1.33×10-2Pa預(yù)熱爐料（作用？）當(dāng)真空度再次達到1.33×10-2Pa時，停抽真空充氬氣50KPa3、熔化、精煉逐步加大功率（使?fàn)t料均勻加熱防止搭橋）（當(dāng)Nd熔化下沉Fe等高熔點金屬開始融化時）加大功率使?fàn)t料迅速熔化稍降功率開始精煉（保溫3~5min,稱靜定）加大功率精煉2min，以加強電磁攪拌，保證合金均勻。四、真空感應(yīng)熔煉工藝步驟：裝料關(guān)真空室324、澆鑄

熔煉后降低功率，熔體不再翻騰后停止送電熔體冷卻到一定溫度（不超過合金熔點200℃）進行澆鑄適當(dāng)時間冷卻空氣送入真空泵開爐取合金熔煉時注意事項：(1)檢查冷卻水是否接通;(2)爐子停止工作后，還要通冷凝水30min;(3)水壓限定在200KPa;(4)防止坩堝開裂;(5)油擴散泵工作時，不應(yīng)破壞爐內(nèi)真空.

4、澆鑄33第二節(jié)、熔體快淬法(MQ)和速凝法(SC)制備稀土永磁合金該法的核心技術(shù)：將熔融合金澆鑄到旋轉(zhuǎn)的水冷金屬輥輪表面，獲得一定厚度的速凝合金薄片。一、熔體快淬法制備NdFeB磁粉工藝第二節(jié)、熔體快淬法(MQ)和速凝法(SC)制備稀土永磁合金該34第三章、稀土永磁材料課件352、單輥熔體快淬2、單輥熔體快淬36第三章、稀土永磁材料課件37單輥快淬步驟：

感應(yīng)線圈將坩堝內(nèi)NdFeB母合金加熱熔化成熔體通過氣閥調(diào)節(jié)窄縫氬氣壓力將熔體從坩堝下端的窄縫直接噴射到高速旋轉(zhuǎn)的紫銅輥表面熔體被冷卻并隨銅輥的旋轉(zhuǎn)被甩出，成帶狀紫銅輥的作用：其內(nèi)部通冷卻水冷卻，可將噴射到其表面的合金液以105~106℃/s的速度冷卻并甩出單輥快淬步驟：感應(yīng)線圈將坩堝內(nèi)NdFeB通過氣閥調(diào)節(jié)窄縫氬氣38單輥法制得的薄帶厚度：30~80um;寬度：1~3mm;長度：取決于坩堝容量單輥法制得的薄帶39二、快淬磁各向同性NdFeB合金的結(jié)構(gòu)與磁性能影響快淬NdFeB合金的磁性能的工藝因素：

快淬速度（冷卻輥的表面線速度，其對磁性能的影響最大）；液體噴射壓力；噴嘴直徑；噴嘴與冷卻輥表面的間距等。二、快淬磁各向同性NdFeB合金的結(jié)構(gòu)與磁性能40當(dāng)x=0.07，淬速v=15~25m/s時磁性能最佳。淬速過慢：晶化態(tài)合金，晶粒粗大，分布不均勻，永磁性差淬速過快：非晶態(tài)合金，呈軟磁性當(dāng)x=0.07，淬速v=15~25m/s時磁性能最佳。41(1)最佳淬速v=19m/s：得較高的磁能積(BH)m=111.4KJ/m3(2)欠快淬速度下（v<14m/s）：出現(xiàn)了臺階，說明它是由兩個鐵磁性相構(gòu)成的，磁性能差。(3)過快淬速度下（v>30m/s）：合金為非晶態(tài)，矯頑力幾乎為零。(1)最佳淬速v=19m/s：得較高的磁能積(BH)m=1142三、速凝法制備NdFeB合金工藝傳統(tǒng)的金屬模鑄錠工藝，難以消除ɑ-Fe相。速凝法的基本原理：將合金熔體澆鑄到具有一定轉(zhuǎn)速的水冷銅輥上，在102~104℃/s的冷速下形成厚度在0.03~10mm的合金薄片。組成：(裝置圖如下)

大的真空容器內(nèi)：坩堝、中間包、旋轉(zhuǎn)冷卻輥、轉(zhuǎn)動冷卻容器外部：真空機組、中頻感應(yīng)電源三、速凝法制備NdFeB合金工藝傳統(tǒng)的金屬模鑄錠工藝，難以43第三章、稀土永磁材料課件44操作：

裝料、抽真空、預(yù)熱、充氬氣，升溫熔化溫度達到要求后，合金液以一定速度注入中間包合金液從中間包噴射到以一定速度旋轉(zhuǎn)的銅輥上，形成鱗片鑄錠(SC)銅輥旋轉(zhuǎn)的同時將(SC)送到旋轉(zhuǎn)的冷卻容器中（避免SC之間的粘連）。操作：45第三章、稀土永磁材料課件46四、速凝磁各向異性NdFeB鱗片鑄錠的顯微結(jié)構(gòu)四、速凝磁各向異性NdFeB鱗片鑄錠的顯微結(jié)構(gòu)47黑色相—樹枝狀α-Fe白色相—塊狀富Nd相基體—Nd2Fe14B相1050℃退火4h后，α-Fe有所減少，但富Nd相繼續(xù)長大速凝鱗片鑄錠：僅有少量α-Fe，富Nd相沿2:14:1相的片狀晶界均勻分布2:14:1相柱狀晶內(nèi)部有若干個片狀晶說明了合金體內(nèi)部有均勻分布的α-Fe黑色相—樹枝狀α-Fe說明了合金體內(nèi)部有均勻分布的α-Fe48第三章、稀土永磁材料課件49第三節(jié)、真空熱還原法制備稀土永磁合金定義：

真空熱還原擴散法(RD法)是用金屬鈣還原稀土氧化物，并與鈷或鐵等過渡金屬相互擴散，直接制取稀土永磁合金的方法。特點：制備的稀土永磁合金價格低廉。一、還原擴散的基本原理1、反應(yīng)第三節(jié)、真空熱還原法制備稀土永磁合金定義：50(1)Sm-Co合金：Sm2O3+鈷的氧化物（CoO、Co3O4等）還原，還原劑：Ca、CaH2(2)NdFeB合金Ca還原RE2O3制取反應(yīng)溫度1000~1300℃下，此反應(yīng)的△G=-850~-750KJ/mol2、Fe-Nd系還原擴散過程：

第一階段：Nd2O3在易形成中間化合物的Fe粉周圍被鈣還原;第二階段：Nd穿過Fe17Nd2層到達該化合物和Fe核界面;第三階段：在界面的Nd和Fe粉反應(yīng)生成Nd-Fe化合物。(1)Sm-Co合金：51假設(shè)Nd通過合金相的擴散是速度控制環(huán)節(jié)，則：假設(shè)Nd通過合金相的擴散是速度控制環(huán)節(jié)，則：52

是線性關(guān)系，說明稀土元素通過合金層的擴散是速度控制步驟?？汕蟪霰碛^活化能△E：Nd-Fe為0，Sm-Co為150KJ/mol是線性關(guān)系，說53二、原材料的準(zhǔn)備二、原材料的準(zhǔn)備541、Sm2O3的物理化學(xué)性能：白色略帶淡黃色粉末，ρ=8.347g/cm3,熔點：2269℃，沸點：3780℃，不溶于水和堿溶液，能溶于無機酸（HF、H3PO4除外）生成相應(yīng)的鹽，在空氣中吸收CO2和水生成酸式碳酸鹽。1、Sm2O3的物理化學(xué)性能：552、Nd2O3的物理化學(xué)性質(zhì)淺紫色或淺藍色粉末，ρ=7.24g/cm3,熔點：2272℃，沸點：3780℃，不溶于水和堿溶液，能溶于無機酸（HF、H3PO4除外）生成相應(yīng)的鹽，在空氣中吸收CO2和水生成酸式碳酸鹽。2、Nd2O3的物理化學(xué)性質(zhì)563、Co2O3黑灰色粉末Co2(C2O4)3、Co(OH)3Co2O3煅燒3、Co2O3煅燒574、粉末粒子尺寸

(1)粉末粒子尺寸越小，形成磁粉所需時間越短，擴散速度越快；(2)擴散溫度對RD粉末尺寸的影響

4、粉末粒子尺寸58(3)制備SmCo5時，如使用Co粉，還與Co粉顆粒尺寸有關(guān)(3)制備SmCo5時，如使用Co粉，還與Co粉顆粒尺寸有關(guān)595、配料計算某一組分配入量=（配料總量×質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）/（純度×收率）例題、已知Nd16.5Fe76B7.5合金中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：Nd:35.49%Fe:63.36%B:1.21%假定Nd、B組分的收率都為95%，計算配制100Kg合金所需要的原料量？5、配料計算60三、混料1、基本概念及原理混料：使各組分得以均勻分布的混合操作過程。目的：為還原擴散反應(yīng)創(chuàng)造良好的條件。原理：把稱量的各種原料裝入混合機中，物料在外力作用下產(chǎn)生對流以及局部擴散和剪切運動達到混合的目的。粉體在混合時有三種基本運動型式：(1)對流混合，粉粒子之間相對產(chǎn)生上下、左右移動；(2)擴散混合，粉粒子擴散到新出現(xiàn)的粉體面上；(3)剪切混合，粉體形成滑移面。

三、混料1、基本概念及原理61裝置：裝置：62混料機實物圖混料機實物圖632、混合過程：混合初期(Ⅰ):混合中期(Ⅱ):混合后期(Ⅲ):2、混合過程：混合初期(Ⅰ):643、混料時的注意事項(1)分料物料顆粒的粒度、密度、形狀、粗糙度、休止角等物理性質(zhì)的差異都會引起分料，其中以混合料的粒度和密度差影響最大。分料現(xiàn)象的防止：①對有較大分料傾向的物料，應(yīng)選用以對流為主的混合機；②控制各組分物料的平均粒徑在工藝要求的范圍內(nèi)；③是密度相近的物料的平均粒度相近，密度差較大的物料使其顆粒的質(zhì)量相近；④運輸中盡量減小震動和落差，縮短輸送距離。3、混料時的注意事項65(2)容器回轉(zhuǎn)型混合機的最佳轉(zhuǎn)速n(r/min)(2)容器回轉(zhuǎn)型混合機的最佳轉(zhuǎn)速n(r/min)66(3)物料的裝料比

裝料比：裝料體積與容器容積之比，Q/V。水平圓筒混合機：Q/V=30%，混合速度系數(shù)有一極大值；V形和正立方體形混合機：Q/V可達50%；固定容器式混合機：Q/V可達60%。(4)最佳混合時間分析物料在混合機中對流流動情況推算物料進行循環(huán)流動一次的時間確定最佳混合時間(3)物料的裝料比分析物料在混合機推算物料進行循環(huán)確定最佳67物料循環(huán)一次的周期：

T=Q/qQ—裝料量，m3;q—循環(huán)對流流量混合時間：t≈20T注：①混料時，Ca易在空氣中氧化，最好在保護氣氛下混合，或者在混合后期加入Ca。②為防止分料和便于裝料,應(yīng)將混合均勻的爐料壓成塊。物料循環(huán)一次的周期：68四、還原擴散處理裝置：真空感應(yīng)爐或電阻爐工藝：在真空感應(yīng)爐內(nèi)還原時，操作同真空感應(yīng)熔煉法（只是溫度和時間不同）；在真空電阻爐內(nèi)還原時，將混合料裝入不銹鋼容器中，對容器抽真空充氬氣后升溫還原。(1)制備SmCo5典型工藝850℃保溫2h，1100℃保溫3h，1160℃保溫2h。(此法不能制得高矯頑力的磁體)(2)Sm2Co17還原擴散處理a、b、四、還原擴散處理裝置：真空感應(yīng)爐或電阻爐69(3)NdFeB還原擴散1200℃保溫4h.制得的Nd15Fe77B8合金含低共晶的富釹相，富釹相存在和獲得高矯頑力，但抗腐蝕性能差。

(3)NdFeB還原擴散70五、去除氧化鈣和鈣方法：水磨法和化學(xué)法五、去除氧化鈣和鈣方法：水磨法和化學(xué)法71生產(chǎn)中一般用水磨法：工藝：還原擴散產(chǎn)物經(jīng)冷卻后出爐壓碎放入球磨罐水做介質(zhì)進行磨粉細磨制取磁粉低于50℃下干燥弱的醋酸洗滌生產(chǎn)中一般用水磨法：還原擴散產(chǎn)物壓碎放入水做介質(zhì)細磨制取低于72第四節(jié)、稀土永磁合金制粉原理和技術(shù)制粉技術(shù)：機械球磨制粉、氣流磨制粉（粉末冶金中學(xué)習(xí)）、HD和HDDR法制粉（重點介紹）HD（Hydrogendecrepitation）HDDR(氫化/歧化/脫氫/重組)對稀土永磁合金粉的要求：(1)粉體的粒度應(yīng)能使燒結(jié)后磁體的矯頑力和密度達到良好的配合；(2)粒度分布要窄

；(3)保證所有的磁粉顆粒都是單晶體；(4)磁粉顆粒要呈球狀或近似球狀，表面光滑且晶體缺陷盡量少；(5)粉體表面吸附的雜質(zhì)和氣體要盡可能少。第四節(jié)、稀土永磁合金制粉原理和技術(shù)制粉技術(shù)：機械球磨制粉、氣73一、HD法制粉技術(shù)1、H和RE-TM（稀土過度族）化合物的相互作用

（1）方程式：Nd2Fe14B+1/2xH2=Nd2Fe14BHx±△H1Sm2Fe17+1/2xH2=Sm2Fe17Hx±△H1向右：吸氫反應(yīng)（氫化反應(yīng)），△H<0放熱負(fù)值較大，容易進行向左：脫氫反應(yīng)△H>0，吸熱表面氧化的NdFeB：吸氫反應(yīng)的擴散激活能59.5kJ/m新鮮表面或氫化后的NdFeB：吸氫反應(yīng)的擴散激活能20.4kJ/mol一、HD法制粉技術(shù)1、H和RE-TM（稀土過度族）化合物的相74(2)氫化反應(yīng)的差熱（DTA）熱重（TG）分析DAT第一個放熱峰：Nd2Fe14B和富釹相的吸氫峰溫度：50℃左右焓變：-57.2KJ/mol相應(yīng)TG分析：從室溫→100℃，x從1→4DAT第二個放熱峰：Nd2Fe14BHx的吸氫反應(yīng)，實質(zhì)是Nd2Fe14B相的分解焓變：-53.3KJ/mol溫度：650℃DG：x達到5及以上，生成了NdHy(2)氫化反應(yīng)的差熱（DTA）熱重（TG）分析DAT第一個75(3)脫氫反應(yīng)實驗發(fā)現(xiàn)：1000℃以下氫化的Nd16Fe77B7合金要形成兩種氫化物：Nd2Fe14BHx和NdHy。抽真空加熱時脫氫也分兩個階段進行：先Nd2Fe14BHx脫氫后NdHy脫氫2、HD處理過程和HD磁粉(1)處理過程：合金去除表面氧化層

裝入不銹鋼容器

抽真空至10-2Pa以下

充入高純氫氣(一般99.999%)至105Pa

(3)脫氫反應(yīng)合金去除裝入不銹抽真空至充入高純氫氣(一般76氫爆：

(Hydrogendecrepitation)合金錠吸氫后形成氫化物使合金爆裂。（是由于稀土化合物吸氫后的體積膨脹）氫化后產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力當(dāng)內(nèi)應(yīng)力>斷裂強度時，發(fā)生爆裂。Nd16Fe77B7合金各相的氫化爆裂順序：

富釹相(引起晶界斷裂)→Nd2Fe14B(引起晶間斷裂)氫爆：77(2)飽和吸氫量的影響因素a、氫壓的影響：壓力越大飽和吸氫量越多。eg、(Nd0.935Dy0.065)14.5Fe79.7B6.1

T=293K，0.6MPa氫壓下，飽和吸氫量：48ml/g，活化時間：5minT=293K，0.1MPa氫壓下，飽和吸氫量：10.8ml/g，活化時間：10minb、NdFeB合金中富釹相的影響：(2)飽和吸氫量的影響因素78RE含量↗，富稀土相吸氫量增加，為Nd2Fe14B相提供更多的吸氫通道，所以活化t↘RE含量↗，富稀土相吸氫量增加，為Nd2Fe14B相提供更多79(3)脫氫量300℃時脫氫量31%，主要是Nd2Fe14BHx脫氫400℃時脫氫量43%，Nd2Fe14BHx相脫氫完全600℃時脫氫量54%，剩余的氫主要存在于富釹相中(3)脫氫量300℃時脫氫量31%，主要是Nd2Fe14B80b、最佳脫氫量600℃下抽真空脫氫到0.1MPa，制粉、燒結(jié)所得永磁體磁性較高。過多脫氫：磁粉較易氧化，氧含量高，磁性下降不脫氫或脫氫過少：則燒結(jié)過程中脫氫，磁體產(chǎn)生裂紋b、最佳脫氫量813、氫化制粉工藝及設(shè)備(1)設(shè)備3、氫化制粉工藝及設(shè)備(1)設(shè)備82第三章、稀土永磁材料課件83(2)工藝：合金鱗片/破碎后的合金小塊放入真空反應(yīng)罐

抽真空

通入0.2MPa的氫氣活化

將反應(yīng)罐轉(zhuǎn)移到預(yù)先加熱至200℃的活化爐

反應(yīng)罐轉(zhuǎn)移至吸氫爐，吸氫完成，關(guān)氫氣

反應(yīng)罐轉(zhuǎn)移至預(yù)熱至500℃的脫氫爐

抽真空脫氫

關(guān)真空系統(tǒng)，通氬氣

反應(yīng)罐轉(zhuǎn)移至冷卻槽內(nèi)，冷卻至室溫

(2)工藝：合金鱗片/破碎抽真空通入0.2將反應(yīng)罐轉(zhuǎn)移反應(yīng)84HD+JM(氣流磨)連用技術(shù)生產(chǎn)NdFeB永磁合金粉體：HD處理后是45~355um的顆粒，多次吸放氫可降低至10um下進一步氣流磨可粉碎至3~4um3、此法優(yōu)點：1)HD法可直接將合金錠破碎到0.325mm(60目)以下，以便直接進入氣流磨，簡化了工藝，降低了粗破碎的成本；2)克服了機械破碎合金的某些困難，特別是在合金錠中有α-Fe存在的情況下；3)HD粉是十分脆的氫化物，可縮短JM的時間和提高效率；4)HD+JM氫化物磁粉仍然具有各向異性，可在磁場中取向成型；5)HD+JM粉末壓結(jié)體在真空爐中燒結(jié)時，爐中具有氫氣作為還原氣氛，減少了爐料的氧化；6)在1000℃以上可將產(chǎn)品中的氫全部脫出。HD+JM(氣流磨)連用技術(shù)生產(chǎn)NdFeB永磁合金粉體：854、磁體性能AM-機械球磨法4、磁體性能AM-機械球磨法86序號工藝粉末顆粒尺寸/umBr/THcj/KA·m-1(BH)m/KA·m-1d/g·cm-3取向度A/%ASC+非HD3.21.44647.23727.3595.6BSC+HD3.31.48831.2424.87.4797.0C非SC+HD3.31.48783.2408.07.4096.4B優(yōu)于A，原因：采用機械破碎后，部分富釹相仍然存在于顆粒內(nèi)部，不能充分發(fā)揮富釹相的液相燒結(jié)作用，導(dǎo)致B的磁能積和密度都高于AB優(yōu)于C，原因：C磁體的密度、取向度均不如B磁體的高采用SC+HD+JM工藝可保證每一個粉末顆粒都是單晶體，并且每一個粉末顆粒表面都有富釹相薄層，保證了燒結(jié)過程完全是液相燒結(jié)。序號工藝粉末顆粒尺寸/umBr/THcj/KA·m-1(BH87二、HDDR法制粉技術(shù)1、NdFeB各向同性粘結(jié)磁粉的HDDR處理工藝：將NdFeB合金鑄錠裝入不銹鋼容器→抽真空至10-2Pa→通入高純氫氣至105Pa左右→升溫加熱(合金發(fā)生HD反應(yīng))→加熱到650~900℃保溫一段時間(使合金錠完全發(fā)生歧化反應(yīng))→抽真空至2~10Pa(脫氫)→在650~900℃保溫一段時間(再化合)此工藝過程即為氫化-歧化-脫氫-再化合反應(yīng)，即HDDR反應(yīng)。二、HDDR法制粉技術(shù)1、NdFeB各向同性粘結(jié)磁粉的HDD88(2)原理(2)原理89(3)磁體性能特點：得到的磁體矯頑力高如果將NdFeB合金鑄錠直接破碎成細小粉末，其矯頑力很低，一般﹤160kA/m;NdFeB的HDDR磁粉其矯頑力可達1.194MA/m目前HDDR工藝已成為生產(chǎn)高矯頑力NdFeB磁體的重要方法。(3)磁體性能90(4)影響HDDR磁粉性質(zhì)的因素1)Nd2Fe14B主相與歧化溫度范圍的關(guān)系(確定歧化時間)可見：隨Nd2Fe14B主相體積分?jǐn)?shù)的↗歧化溫度范圍↗；即在一定得加熱速度下，合金成分中主相越多完成歧化所需的時間t越長。(4)影響HDDR磁粉性質(zhì)的因素可見：912)歧化溫度與晶粒尺寸的關(guān)系（確定歧化溫度）可見：對于不同狀態(tài)的磁體，當(dāng)其晶粒尺寸<10um時，隨晶粒尺寸↘其歧化溫度T↘2)歧化溫度與晶粒尺寸的關(guān)系（確定歧化溫度）可見：923)磁性能與再化合溫度的關(guān)系可見：NdFeB合金在870℃歧化60min，然后在740~780℃之間進行再化合處理，HDDR粉具有較高的Hcj在820℃進行再化合處理時，其Hcj顯著降低3)磁性能與再化合溫度的關(guān)系可見：934)磁性能與再合化時間的關(guān)系可見：再合化處理40~60min可獲得較高的Hcj，隨著t↗，Hcj有所↘4)磁性能與再合化時間的關(guān)系可見：945)加熱速度與矯頑力的關(guān)系可見：當(dāng)加熱速度為40~50℃/h時，可獲得較高矯頑力，當(dāng)加熱速度200℃/h時，其矯頑力顯著降低。5)加熱速度與矯頑力的關(guān)系可見：95顯微結(jié)構(gòu)觀察表明：在780℃再化合90min，已觀察不到α-Fe和Fe2B，說明化合反應(yīng)已完成，大部分是細小的Nd2Fe14B晶粒，隨著再化合處理的時間t↗，晶粒長大不顯著；隨著再化合處理的溫度T↗，晶粒反常長大，導(dǎo)致了矯頑力的顯著下降。顯微結(jié)構(gòu)觀察表明：962、NdFeB各相異性粘結(jié)磁粉的HDDR處理Ⅰ區(qū)：Nd2Fe14B+H2相的穩(wěn)定區(qū)Ⅱ區(qū)：歧化產(chǎn)物NdH2+Fe+Fe2B+H2的穩(wěn)定區(qū)Ⅲ區(qū)：Nd2Fe14B+H2相的亞穩(wěn)定區(qū)。工藝路線：A→B→C→D與D→C→B→A所得產(chǎn)物的形貌及組織結(jié)構(gòu)有所不同850℃再化合形成Nd2Fe14B，△G﹤0，Co、Ga加入使∣△G

∣↘2、NdFeB各相異性粘結(jié)磁粉的HDDR處理Ⅰ區(qū)：Nd2Fe97(1)工藝Q—氫氣流量（單位：cm3/min）；合金：Nd12.2Fe81.8-xCoxB6.0特點：HD處理時略去了600℃以下的氫爆反應(yīng)DR處理時其脫氫過程是緩慢進行的相當(dāng)于：Ⅰ區(qū)→Ⅱ區(qū)→Ⅲ區(qū)(1)工藝Q—氫氣流量（單位：cm3/min）；特點：98第三章、稀土永磁材料課件99(2)Br和Hcj與DR處理時間的關(guān)系可見：該合金經(jīng)HD處理后，隨DR處理時間t的↗,Br↗例：當(dāng)x=0時，DR處理溫度為950℃，時間20min時，Br達1.4T當(dāng)x=17.5，DR處理溫度為850℃，時間10min時，Br為1.25T均具有很高的各向異性(2)Br和Hcj與DR處理時間的關(guān)系可見：100(3)日本愛知制鋼公司發(fā)展的AAM工藝（也稱為d-HDDR工藝）1)工藝：此工藝有四個階段組成第一階段：PH2=0.1MPa，溫度約為10~200℃此NdFeB主相吸收H2的過程，形成Nd2Fe14BHx第二階段：PH2=0.01~0.25MPa，溫度約為820℃此時Nd2Fe14BHx歧化為三個相(NdH2+α-Fe+Fe2B)第三階段：溫度維持在820℃，抽真空使PH2=1.0~5.0KPa脫氫階段第四階段：溫度維持在820℃，抽真空使NdH2+α-Fe+Fe2B三個相再化合為Nd2Fe14BHx

(3)日本愛知制鋼公司發(fā)展的AAM工藝（也稱為d-HDDR工1012)第二階段中氫壓對磁粉各相異性的影響可見：隨氫壓的↗，Hcj逐步↗，剩磁和磁能積都是先↗后↘，在P=0.02MPa時達最大；說明：歧化階段的氫壓對NdFeB磁粉的各向異性的形成起關(guān)鍵作用，而且獲得最佳磁性能的氫壓PH2范圍較窄。2)第二階段中氫壓對磁粉各相異性的影響可見：1021、何謂氫化反應(yīng)，何謂歧化反應(yīng)？2、簡述HD處理過程和工藝條件？3、試比較NdFeB各向同性和各向異性磁粉的HDDR的處理過程有何異同？4、真空感應(yīng)電爐有哪幾部分組成？電源輸入系統(tǒng)和真空系統(tǒng)的選擇主要考慮哪些問題？5、簡述感應(yīng)電爐的工作原理。感應(yīng)電流如何分布？坩堝內(nèi)溫度如何分布和如何布料？1、何謂氫化反應(yīng)，何謂歧化反應(yīng)？1031、何謂氫化反應(yīng)，何謂歧化反應(yīng)？在一定的溫度和氫壓下，氫與許多金屬或金屬間化合物反應(yīng)生成金屬氫化物的反應(yīng)即為氫化反應(yīng)。例如對Nd2Fe14B合金，化學(xué)反應(yīng)方程式為：Nd2Fe14B+1/2xH2=Nd2Fe14Bx一個化學(xué)反應(yīng)中同種元素的價態(tài)既升高又降低的反應(yīng)即為歧化反應(yīng).對Nd2Fe14B合金：Nd2Fe14B+(2±x)H2=2NdH2±x+12Fe+Fe2B2、簡述HD處理過程和工藝條件？處理過程：合金去除表面氧化層→裝入不銹鋼容器→抽真空→充入高純氫氣條件：抽真空要抽至10-2Pa以下充入高純氫氣純度要求一般99.999%)至105Pa1、何謂氫化反應(yīng)，何謂歧化反應(yīng)？1043、試比較NdFeB各向同性和各向異性磁粉的HDDR的處理過程有何異同？不同點：用HDDR法制備各向異性磁粉時，HD處理時略去了600℃以下的氫爆反應(yīng)；DR處理時其脫氫過程是緩慢進行的。相同點：都經(jīng)歷了都經(jīng)過了吸氫、歧化、脫氫、在化合的過程。4、真空感應(yīng)電爐有哪幾部分組成？電源輸入系統(tǒng)和真空系統(tǒng)的選擇主要考慮哪些問題？組成：電源輸入系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、感應(yīng)電爐熔體電源輸入系統(tǒng)的選擇：依據(jù)熔池能否得到充分的攪拌（頻率↗，溶化速率↗，但電磁攪拌力↘），通常電源功率：300~500kw/t，中小頻率的電源頻率一般1~4kHz真空系統(tǒng)的選擇：考慮熔煉室初抽時間和各閘閥隔離抽空所需時間精煉期間氣體排放量及真空度要求3、試比較NdFeB各向同性和各向異性磁粉的HDDR的處理過1055、簡述感應(yīng)電爐的工作原理。感應(yīng)電流如何分布？坩堝內(nèi)溫度如何分布和如何布料？原理：當(dāng)交流電流流經(jīng)銅線圈時，由于電磁感應(yīng)使坩堝中的金屬爐料產(chǎn)生電流，感應(yīng)電流克服爐料電阻產(chǎn)生熱量，從而使金屬爐料加熱和熔化。

電流分布：符合“集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)、圓環(huán)效應(yīng)”，坩堝式感應(yīng)電流分布是這幾種效應(yīng)的綜合。

集膚效應(yīng)：交變電流通過導(dǎo)體時，電流密度由表面向中心依次減弱，即電流有趨向表面的現(xiàn)象。

鄰近效應(yīng)：感應(yīng)線圈中的交變電流與爐料導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向相反，在相互影響下使兩導(dǎo)體中的電流在臨近側(cè)面出聚集。

圓環(huán)效應(yīng)：感應(yīng)電流的最大電流密度出現(xiàn)在線圈導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)。5、簡述感應(yīng)電爐的工作原理。感應(yīng)電流如何分布？坩堝內(nèi)溫度如何106溫度分布圖：

1-中溫區(qū)3-高溫區(qū)2、4-低溫區(qū)合理的布料原則：考慮料塊尺寸及熔點與坩堝內(nèi)溫度分布相適應(yīng)大塊、低熔點的料裝在上部，裝料要松動小塊、高熔點的料裝在中下部，裝料要密實料塊靠近而不卡死，防止搭橋溫度分布圖：107第五節(jié)、某些稀土磁性材料的制備技術(shù)永磁材料的制備流程：合金熔煉（真空感應(yīng)熔煉法/快淬法/速凝法等）→粉末冶金法把合金制成粉末（機械球磨/氣流磨/HD/HDDR）→粉末在磁場下取向制成坯料→將坯料在合金特殊性溫度和保護氣氛中燒結(jié)→燒結(jié)塊在高磁場下進行充磁，使磁疇有序化→得永磁材料一、稀土鈷永磁材料的制備目前的制備方法：合金熔煉法和還原擴散法1、合金熔煉法工藝流程：第五節(jié)、某些稀土磁性材料的制備技術(shù)永磁材料的制備流程：108第三章、稀土永磁材料課件1091)合金熔煉按Sm:Co=1:5(Sm的成分一般過量16.85%~17.04%，由于Sm易氧化→Sm2O3)將金屬衫和金屬鈷在電弧爐或感應(yīng)爐熔煉，便可獲得SmCo5成分的合金。2)制粉將熔煉好的SmCo5合金+適量的富衫的合金相→加入有保護介質(zhì)的研磨機中磨成規(guī)定粒度的顆粒3)取向壓制在1~2T磁場將合金粉末在等靜壓(5~10t/cm3)下壓制成所需形狀，并使磁疇按磁場方向排列。4)燒結(jié)和均勻化處理燒結(jié)條件：溫度1140~1160℃，時間30min熱處理條件：900~950℃5)充磁在高磁場下(>3T)下充磁。(燒結(jié)后的合金沒有磁性)1)合金熔煉1102、還原擴散法定義：

真空熱還原擴散法(RD法)是用金屬鈣還原稀土氧化物，并與鈷或鐵等過渡金屬相互擴散，直接制取稀土永磁合金的方法。特點：省去了RE2O3→RE工序，制備的稀土永磁合金價格低廉。工藝流程：

2、還原擴散法111第三章、稀土永磁材料課件1121）還原溫度下CaH2分解2）Ca在Co參與下還原Sm2O33）Sm高溫下擴散與Co作用→SmCo5總方程式：如果部分使用氧化鈷，則：或者直接用Ca做還原劑1）還原溫度下CaH2分解2）Ca在Co參與下還原Sm2O3113上述方法制得的釤鈷粉末→取向和壓制→燒結(jié)→充磁得永磁體上述方法制得的釤鈷粉末→取向和壓制→燒結(jié)→充磁114二、釹鐵硼永磁材料的制備

釹鐵硼材料的制備方法：真空熔煉法粉末冶金法、還原擴散法、熔體快淬法、速凝法等。一、粉末冶金燒結(jié)法工藝流程（下圖）二、釹鐵硼永磁材料的制備釹鐵硼材料的制備方法：真115第三章、稀土永磁材料課件116

Nd、Fe、Fe-B合金Ar氣保護下按一定配比在真空感應(yīng)爐中熔煉→澆鑄至水冷銅模中，得柱狀晶→制粉→磁取向和壓制得壓結(jié)的坯體→保護氣氛下燒結(jié)、熱處理→充磁得NdFeB永磁體。1）配料和原料選擇配料：按Nd2Fe14B原子量配比，易揮發(fā)的組分適當(dāng)增加加入量原料選擇：盡量提高純度、減少有害雜質(zhì)2）冶煉和鑄錠力求生成晶粒細小的柱狀晶（理想尺寸3~5um），富釹相沿晶界分布，防止出現(xiàn)大塊富釹相和α-FeNd、Fe、Fe-B合金Ar氣保護下按一定配比在真1173）制粉與壓制成型磁粉顆粒尺寸要小(3～5um)，外形呈球狀或橢球狀，不規(guī)則顆粒及缺陷少，磁粉顆粒表面吸附的雜質(zhì)和氣體少，避免氧化。為提高磁粉質(zhì)量，常采用氣流磨制粉在定向磁場取向條件下，壓制成型，取向磁場一般應(yīng)大于1.5T，等靜壓的壓強大，可提高磁體的密度和均勻性。4）燒結(jié)和熱處理燒結(jié)溫度一般應(yīng)控制在1070～1080℃。溫度偏低時，液相燒結(jié)不充分，磁體不能充分致密化。燒結(jié)溫度過高時，會導(dǎo)致晶粒長大，使矯頑力降低。為了消除應(yīng)力、改善顯微組織，冷卻后的磁體需要進行退火處理

3）制粉與壓制成型118三、釤鐵氮永磁體的制備

Sm-Fe-N系永磁體目前還未實現(xiàn)商品化，其綜合性能較好，特點：

①具有可與Nd-Fe-B永磁體想媲美的優(yōu)異的永磁性能

②居里溫度T>T(Nd-Fe-B)，更適于對磁穩(wěn)定性要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域。是很具發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮来挪牧?。目前的工藝研究主要是通過合理調(diào)節(jié)材料成分、充分挖掘潛在磁性、尋求適當(dāng)?shù)闹苽浞椒?，?yōu)化其磁體制備工藝。三、釤鐵氮永磁體的制備Sm-Fe-N系永磁體目前還未119

衫鐵氮650℃以上會發(fā)生如下分解：

不能采用傳統(tǒng)方法制備磁體，制備步驟一般：首先制備單相的Sm2Fe17化合物→對Sm2Fe17化合物進行氮化處理，生成Sm2Fe17Nx方法：機械合金化法、快淬法、粘結(jié)法、還原擴散法等1、機械合金化法將Sm和Fe金屬粉末用機械合金化法制得Sm2Fe17合金→經(jīng)650~800℃退火→在400~550℃下氮化處理→得Sm2Fe17N2.3粉末→在室溫下冷壓成永磁體（這種磁體的居里溫度提高到了749K，各向異性場達到14T（約為NdFeB化合物的2倍），飽和磁化強度提高到1.54T，理論最大磁能積與NdFeB化合物的相當(dāng)。）衫鐵氮650℃以上會發(fā)生如下分解：1202、還原擴散法用Ca還原Sm2O3成Sm→Sm與Fe的互擴散得Sm2Fe17合金→用蒸餾水清除含有的大量CaO和未反應(yīng)的Ca→用醋酸或EDTA洗滌→干燥分選→氮化處理→Sm2Fe17Nx方程式：

Sm2O3+17Fe+3Ca→Sm2Fe17+3CaO工藝流程圖：2、還原擴散法1213、軟金屬粘結(jié)法

將粘結(jié)劑和SmFeN金屬粉末混合，在磁場下冷壓成型

→在接近于粘結(jié)金屬熔點附近的溫度下熱處理→制得磁性很好的釤鐵氮永磁體。

熔點低的金屬Sn、Bi、Zn和Al都可以作為軟金屬的粘結(jié)劑3、軟金屬粘結(jié)法122釤鐵氮永磁體制備中目前研究方向：1、添加價格低廉、儲量豐富的稀土元素(如Nd、Ce、Y等)來部分取代Sm（Sm稀少且價格昂貴）替代可能會不同程度的降低其磁性能2、RE-Fe與第三元素M(M=Ti、Co、V、Cu、Mo、W、Si等)能形成金屬間化合物，磁性能降低不多，有的反而提高(如Co)是改善Sm2Fe17Nx的硬磁性能、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的重要途徑3、添加C，以形成新型Sm2(Fe,M)17-C或Sm2(Fe,M)17-C(C,N)合金4、改進和創(chuàng)新稀土永磁的制備方法和工藝釤鐵氮永磁體制備中目前研究方向：123表：不同方法制備的部分Sm-Fe-N系稀土永磁體磁性能表：不同方法制備的部分Sm-Fe-N系稀土永磁體磁性能124四、稀土超磁致伸縮材料的制備稀土超磁致伸縮材料是稀土鐵金屬間化合物目前生產(chǎn)和應(yīng)用的主要是棒形材料一般的制備流程：原料的凈化處理→制備稀土鐵母合金→形成多晶棒材和取向棒材或單晶棒材→熱處理和成型加工1、稀土鐵母合金的制備(1)真空熔煉法

工藝：

純度3N以上的稀土金屬Tb/Dy和Fe按比例混合→置放于真空電阻爐或真空感應(yīng)爐中→抽真空→升溫