稀土永磁材料.docx

稀土铉铁硼永磁材料一、 被铁硼永磁材料的牌号与性能 数铁硼是金属被、铁、硼和其它微量金属元素构成的合金磁体,是目前磁性最强的稀 土永磁,有高的磁能积和良好的矫顽力.烧结被铁硼永磁材料按磁极化强度矫顽力大小分为低矫顽力N、中等矫顽力M、高矫顽力H、特高矫顽力SH、超高矫顽力EH、极高矫顽 力 UH 、以及 AH 等产品,共 7 类,其中每类产品按最大磁能积大小划分为假设干牌号,表 1 是参照国内被铁硼生产厂家产品标准,汇总列出的永磁材料的牌号与性能及其应用.表1 烧结被铁硼永磁材料的牌号与性能及其应用分类标准、牌号——一——一——三四五六七N系列M系列H系列SH系列UH系列EH系列AH系列特性矫顽力(kOe)低矫顽力中等矫顽力高矫顽力特高矫顽力超高矫顽力极高矫顽力高2*4*7或0或5W0制3工作温度80C100c120C150c180C200c220c磁 能 积 标 称 值(MGs「)2525AH2828EH28AH30N3030M30H30SH28UH30EH30AH33N3333M33H33SH30UH33EH35N3535M35H35SH33UH35EHOe38N3838M38H38SH35UH38EH40N4040M40H40SH38UH42N4242M42H42SH40UH45N4545M45H45SH48N4848M48H50N5050M52N52核磁共振高性能磁电梯曳引1兆瓦极风力发电机EV/HEV〔电动/混合动成像设备、选机、消费机、直线电2电梯曳引机力〕汽车、主磁选机、类电子产机、磁悬浮3伺服电机节能石油抽油机要应用VCM〔硬盘品4节能环保空调压缩电机领域驱动器音5EPS 〔汽车电动助力转向系圈电机〕统〕注：高性能被铁硼永磁材料行业里一般指（磁能积 +矫顽力）60以上的系列产品;二、高性能烧结钻铁硼磁体的成分设计与性能被铁硼永磁材料是以金属间化合物 RE2Fei4B 为根底的永磁材料.主要 成分为稀土］ RE〕、铁〔Fe〕、硼〔B〕•其中稀土 Nd为了获得不同性能可用局部铺〔Dy〕、 错（Pr〕、钮〔Gd〕、钦（Ho〕、钺〔Tb〕等其它稀土金属替代，铁也可被钻〔Co〕、 铝〔A1〕、铜〔Cu〕、犯〔Nb〕、钱〔Ga〕、错〔Zr〕等其它金属局部替代，见表2, 硼的含量较小，但却对形成四方晶体结构金属间化 合物起着重要作用，使得化合物具有 高饱和磁化强度，高的单轴各向异性和高 的居里温度.过去，由于国内铉铁硼企业与国外相比性能相差比拟大 ，比拟重视技术 进步，把性能提升看作企业开展的关键 ,但是到今天,铉铁硼骨干企业根本在 性能上都能做到 N45、45M、42H、40SH、35UH、32EH 等〔有些企业甚至 可以做到 N50、48M、 45H、38UH、35EH 等〕,因此现在的关键是“性能稳定、 产品内在品质好、交货及 时、本钱最低〞,要到达上述几点,产品配方设计时必 须优化合金成分,合理地添加某 些元素〔尽量减少高价格元素VDy、Nb、Co、 Tb、Ga＞的添加量,并用低价元素VCu、A1等〉替代局部高价元素的合金元素 配比〕，降低稀土铉含量，用低本钱配比的 原料生产出高矫顽力、高使用温度 的耐热烧结 NbFeB 永磁体,产品的高性能化研发和 成分设计成为企业生产发 展的重要一环.表 3:合金元素添加量一览表、序号类别元糸备注1Nd的取代元素Dy、Pr、Ho、Gd、Ce、La改善矫顽力，又能保证磁体具 有较咼的磁能积2Fe取代元素Co、Ni、Cr、Al3提升矫顽力的合金兀素Dy、Tb、Nb、Ga、Al、Sn、Mo、Zr、Ti改善矫顽力，又能保证磁体具 有较咼的磁能积4提升工作温度的合金兀素Co、 Ga、 Sn、Si、 Ga、 Nb、W表 4:系列添加兀素添加量——一二三四五六七N系列M系列H系列SH系列UH系列EH系列AH系列Dy含量有效提升合金 的矫顽力及其 温度稳定性0〜0.5%0〜1%0〜2%1〜4.5%3〜6%4〜10%Co〈10%,明显提升合金的居里温度，Nb提升矫顽力的主要原因是抑制晶粒生长，细化晶粒，隔离晶粒耦合.0.02〜2%,〔铝、铝、4豫、钛、鸨、铝〕有效提升合金的矫顽力及其温度稳定性不同 产品 的成 分配 料单系列牌号组份含量％REBFeTM〔Co、Al、Cu、Ni、Ga、Mo〕M系列35M28〜310.5 〜167〜70<2.838M31〜330.5 〜165〜67<2.8H系列35H29〜320.5 〜164〜68<2.838H32〜350.5 〜162〜66<2.3SH系列35SH31〜340.6 〜1.260〜641.0 〜3.338SH33〜360.6 〜1.259〜621.0 〜3.3UH系列30UH33〜360.7 〜1.360〜63<3.033UH36〜390.7 〜1.357〜60<3.0三位铁硼永磁材料的制备工艺 烧结被铁硼永磁材料采用粉末冶金方法制造,工艺流程如下：原材料配比一真空熔炼 一铸锭一破碎制 粉一磁场取向成型一等静压一烧结回炽热处理一机加工与外表处理，根据 设备选定又有普通和〔SC+HD〕 两种工艺：普通工艺〔普通铸锭、粗中细破碎、气流磨、垂 直磁场成型〔TDP〕、冷等静压〔ClP〕、三 段烧结〕生产烧结被铁硼磁体，磁性能一致性差；快 冷厚带〔SC〕/氢破碎〔HD〕/一次磁场成型工艺生 产被铁硼烧结磁体,密度高,剩磁和磁 能积高、矫顽力高.相同的成分用以上两种工艺制备合金,磁体的性能 差异较大,后者的 磁体各项性能明显优于以普通铸锭为原料制备的磁体.由于国内稀土永磁生产装备的更 新 和开展,使得高性能被铁硼的稳定生产得以实现.原材料纯度一定的前提下,生产工艺决定了磁体的性能.每一个工艺环节对磁体的最 终磁性能都有较 大的影响.制备磁体过程中富 Nd 相均匀分布可提升磁体密度；单晶粉末有 利于提升取向度,进而提升剩 磁和磁能积；磁体晶粒细小均匀可提升娇顽力 1、熔炼铸锭生产工艺合金铸锭的显微组织对于后续工艺的制粉环节、磁场取向成型环节、坯料烧结过程 都有重要的影 响,并进而影响到烧结被铁硼磁体的性能•合金铸锭理想的显微组织应是无a—Fe存在，且Nd2Fei4B主 相晶粒细小，富Nd相分布均匀.表 5 熔炼铸锭工艺比照小同工艺铸锭质量特点真空感应炉难以完全抑制a—Fe枝状晶的出现工艺非常不稳定，不适合工业化批量生产双相合金法主相和液相分别熔炼工艺复杂，不适合大批量的工业生产SC鳞片技术很好的抑制a—Fe的析出，且鳞片 的粉 碎性很好，同时鳞片技术改善了富铉相 的分布适合大批量的工业生产，生产磁性能优异的铉铁 硼磁体2、制粉工艺被铁硼粉末晶粒细小均匀是获得理想矫顽力重要条件之一.高性能烧结磁体要求 气流磨制备的粉末平均粒度为2.8-3.2 叩,粒径分布窄、氧含量低,颗粒形状对磁体 的取向度和烧结工艺有着重要的影响.表 6 是普通铸锭、粗中细破碎、气流磨制粉与氢 破碎+气流磨制粉的结果比照.制粉时要参加润滑剂和抗氧化剂,惰性气体保护,有效 地降低氧含量,提升了磁体的润滑效果,增加磁体的取向度.表 6 两种制粉工艺的比照小同工艺特点机械破碎+气流磨制 粉严重破坏了合金的主相晶粒结构， 粉末粒度分布较宽、外表粗糙、活性大，烧结时磁体晶粒容易长大，无法制备高性能的磁体HD工艺+气流磨制 粉粉末粒度分布集中，外表光滑、活性低，烧结时磁体晶粒不易长大，用于 制造高性能 的磁体；减少设备磨损3、成型工艺烧结被铁硼磁体成型时的取向度影响磁体的矫顽力、剩磁和磁能积,磁场成型有两次成型TDP〔垂 直磁场成型〕+CIP〔冷等静压〕和一次成型两种工艺，其中又因生产装备的不同，分为以下几种:表7工艺分类特点1湿压成型技术粉浆不易氧化较咼取向度 晶粒尺寸小粒径均匀磁体性能咼2脉冲磁场取向提升主相颗粒的取向度和粉末的松装密度3橡皮模压技术橡皮模等静压中压缩， 磁体取向度和剩磁高4近终成型磁场压机异形磁体，一次成型节省原料和后续加工工序成型过程中称量粉末时,要防止粉末氧化,尽量缩短该过程的时间并在充满保护气体 的环境中进行,保 证磁体性能.4、烧结回火工艺烧结回火是制造烧结被铁硼磁体的关键,通过这一工序使磁体致密化、晶粒尺寸均匀, 高性能不同牌号 产品对应不同的烧结温度、时间和回火温度、时间,如温度、时间选定不 合理,很容易出现晶粒反常长大, 降低磁性能.选择低温、长时间的烧结工艺,能保证达 到设计牌号的矫顽力,同时,后续回火工艺对液相的均 匀化起到了很好的稳定作用.。