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        “三高”磁性能NdFeB永磁合金的研發(fā)及其應(yīng)用

        2014-12-02 01:40:34湯少凌湯立群
        機(jī)械工程師 2014年8期
        關(guān)鍵詞:磁性材料三高磁體

        湯少凌,湯立群

        (廣東省肇慶市技師學(xué)院,廣東 肇慶 526060)

        0 引言

        眾所周知,燒結(jié)NdFeB 永磁合金俗稱為“磁王”,它通常是由Nd2Fe14B 主相、富Nd 相、富B 相及其它微量元素相組成。為了獲得高綜合性能的NdFeB 永磁合金,首先是科學(xué)的配方設(shè)計(jì)及科學(xué)的生產(chǎn)工藝(包括熔煉、制粉、壓型、燒結(jié)、熱處理、磁性能測試),確保磁體Nd2Fe14B相盡量多,而磁體的氧含量盡量少。我們通過自主研發(fā),在校辦企業(yè)大生產(chǎn)線上研制出“三高”(指高剩磁、高內(nèi)稟矯頑力、高磁能積)磁性能NdFeB 永磁合金N33SH。

        1 大生產(chǎn)線試驗(yàn)方法

        所用的合金成分以Nd15Fe77B8為基礎(chǔ),加入適量的重稀土金屬Dy 和其他元素Al、Nb 等,選用Nd(99%),F(xiàn)e(98.5%~99%),B Fe 合金(Fe80B20),Dy(99%),Al(99%)為原材料,即配方設(shè)計(jì)為(NdDy)33.4B1.12Al0.2Nb1.0,其余為Fe,也就是所謂六元合金。

        磁體的制備采用傳統(tǒng)的粉末冶金方法,經(jīng)熔煉、破碎、氣流磨、壓型、燒結(jié)、熱處理而成。采用金相顯微鏡觀察磁體的金相組織,磁性能測試在CL-6 永磁測量儀上進(jìn)行。

        必須強(qiáng)調(diào)指出,只有掌握好合金成分、粉末的粒度大小和熔煉、燒結(jié)、熱處理工藝的相互關(guān)系,并且適當(dāng)降低磁體的含氧量,才能穩(wěn)定地生產(chǎn)出“三高”磁性能NdFeB永磁合金N33SH 產(chǎn)品。

        2 大生產(chǎn)線試驗(yàn)結(jié)果與討論

        經(jīng)過6 個(gè)多月的大生產(chǎn)線試驗(yàn),新產(chǎn)品合格率達(dá)95%以上。N33SH 產(chǎn)品技術(shù)要求見表1,所研制的“三高”NdFeB 永磁合金的磁性能見表2、表3,磁體退磁曲線見圖1,金相組織見圖2。

        表1 N33SH 產(chǎn)品技術(shù)要求(Q/DZS003-004)

        表2 “三高”磁性能NdFeB 永磁合金的抽檢數(shù)據(jù)

        如表2 所示,抽檢的6 件毛坯,100%達(dá)N33SH。

        送檢試樣經(jīng)中國計(jì)量科學(xué)院研究院檢驗(yàn),結(jié)論為:達(dá)到了“三高”磁性能NdFeB 永磁合金N33SH 等級(jí),其Br=1.612 T,Hcb=895 kA/m,Hcj=1 826 kA/m,(BH)max=258.1 kJ/m3。

        表3 “三高”NdFeB 永磁合金的全檢數(shù)據(jù)

        3 “三高”磁性能NdFeB 永磁合金應(yīng)用

        圖1 磁體退磁曲線圖

        圖2 磁體金相組織

        近年來,燒結(jié)NdFeB 永磁合金材料的市場份額飛速增長,應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展(如電機(jī)行業(yè)、電動(dòng)汽車、軍工企業(yè)等),同時(shí)對(duì)磁體的綜合性能也提出更高的要求。隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),風(fēng)力發(fā)電機(jī)倍受人們的關(guān)注,有專家預(yù)測未來15 年將消耗3.6 萬t“三高”磁性能NdFeB永磁合金,用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。擴(kuò)展到全世界,這種合金材料的消耗量將相當(dāng)驚人。

        4 結(jié)論

        1)通過自主創(chuàng)新,在校辦企業(yè)的大生產(chǎn)線上研發(fā)“三高”磁性能NdFeB 永磁合金N33SH 產(chǎn)品,滿足市場訂單需求,突破了科研成果難以轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的瓶頸,為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

        2)為了獲得“三高”磁性能NdFeB 永磁合金,在合金成分Nd15Fe77B8 基礎(chǔ)上加入適量的Dy、Nb 和Al,組成六元合金。

        3)為了獲得“三高”磁性能NdFeB 永磁合金,對(duì)粉末和坯料的防氧化十分重要,應(yīng)該適當(dāng)降低磁體的含氧量。

        4)只有充分掌握好合金成分、粉末的粒度大小和熔煉、燒結(jié)、熱處理工藝的相互關(guān)系,才能穩(wěn)定地生產(chǎn)出“三高”磁性能NdFeB 永磁合金。

        [1]湯少凌,黃明.高磁性能NdFeB 永磁合金的研制[J].電工合金,1994(1):28-29.

        [2]湯少凌.磁性材料及其應(yīng)用[C]//第七屆全國磁性材料及應(yīng)用研討會(huì)論文集,1995.

        [3]羅陽.NdFeB 磁體生產(chǎn)的新技術(shù)、新設(shè)備[J].磁性材料及器件,2006(5):1-5.

        [4]周壽增.燒結(jié)釹鐵硼稀土永磁材料與技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2011.

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