烧结钕铁硼永磁组织性能分析及工艺优化

发布时间：2017-09-20 00:28

  本文关键词：烧结钕铁硼永磁组织性能分析及工艺优化

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【摘要】：烧结钕铁硼永磁体作为高效节能化的关键性材料,其在电动汽车和混合动力汽车、变频空调、消费电子产品以及风力发电等领域拥有十分广阔的应用前景。作者在针对国内外烧结钕铁硼永磁体市场调研的基础上,选取了日立金属和中科三环两个具有代表性的企业分析其产品种类、性能以及应用领域。作者联系其在国内烧结钕铁硼生产企业XXX的工程实践经验,重点对国内烧结钕铁硼产业生产工艺流程以及废料综合利用情况进行了总结,分析了目前国内烧结钕铁硼产业发展现状,指出了中国烧结钕铁硼产业亟待解决的问题并展望了烧结钕铁硼产业的发展趋势。作者首先对国内某企业生产的牌号为N35、N38、N40以及N45磁体进行了包括密度、平均晶粒尺寸、相及其含量、磁性能、微观组织、抗腐蚀性能以及力学性能在内的全方面分析。然后使用正交实验方法,优化N35磁体热处理工艺范围,并对比了高温回火以及低温回火对磁体显微组织和性能的影响。最后,作者以低熔点共晶合金Nd_(70)Cu_(30)作为扩散媒介,对N38和N40磁体进行了晶界扩散工艺处理,分析了不同扩散工艺对磁体磁性能和微观组织的影响,并尝试解释压力扩散提高磁体矫顽力的机制。主要研究内容和结论如下:(1)各牌号磁体平均晶粒尺寸介于5~6μm,晶粒的均匀度以及工艺稳定性仍有待提高;各牌号磁体Nd_2Fe_(14)B主相含量约为81%~88%、富钕晶界相含量约为11%~17%、孔隙约为0.8%~1.8%;各牌号磁体薄晶界相分布不均匀,磁性能偏低,在抗腐蚀性能和力学性能方面也存在提升空间。(2)正交试验表明低温回火时间是热处理工艺中影响磁体矫顽力的主要因素。一级回火后磁体中出现大块聚集的富钕相,矫顽力降低;二级回火后,大块聚集的富钕相消失,主相晶粒尖锐边角减少,磁体的矫顽力得到显著提高。(3)经过扩散处理后,N38和N40磁体矫顽力有不同程度提升,磁体出现断续或连续的富钕晶界相,尤其是压力扩散样品存在更多连续富钕晶界相;此外,Cu元素在磁体内呈现不均匀分布,Cu元素倾向于富集在薄晶界处,而在三相交界处,大块富钕晶界相中的Cu元素含量则少很多。在压力扩散过程中,液态的富钕晶界相以微裂纹为扩散通道,使扩散媒介更加均匀地分布于磁体当中。
【关键词】：烧结钕铁硼 热处理 晶界扩散 NdCu合金 矫顽力
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 引言11
• 1.2 稀土永磁材料的发展11-14
• 1.2.1 钐钴永磁体12-13
• 1.2.2 钕铁硼永磁体13-14
• 1.3 烧结钕铁硼的主要磁参量与性能指标14-18
• 1.3.1 关于铁磁性14
• 1.3.2 剩磁Br14-15
• 1.3.3 矫顽力Hc15
• 1.3.4 最大磁能积(BH)max15-16
• 1.3.5 居里温度Tc16
• 1.3.6 磁体的性能要求16-17
• 1.3.7 单位标准17-18
• 1.4 烧结钕铁硼的显微结构18-20
• 1.4.1 烧结钕铁硼的晶体结构18-19
• 1.4.2 烧结钕铁硼的相组成19-20
• 1.5 烧结钕铁硼的传统制备工艺20-22
• 1.5.1 金属原材料的制备20-21
• 1.5.2 真空熔炼制备磁体21
• 1.5.3 研磨制粉21-22
• 1.5.4 磁场取向压型制坯22
• 1.5.5 烧结与退火处理22
• 1.6 烧结钕铁硼的最新制备技术22-23
• 1.7 烧结钕铁硼晶界扩散技术23-25
• 1.8 论文的选题意义及主要研究内容25-27
• 1.8.1 论文的选题意义25-26
• 1.8.2 论文的主要研究内容26-27
• 第二章 烧结钕铁硼国内外生产应用现状调研27-46
• 2.1 世界烧结钕铁硼产业动态分析27-36
• 2.1.1 烧结钕铁硼标准发展概况27-28
• 2.1.2 国外烧结钕铁硼产业近况28-29
• 2.1.3 烧结钕铁硼应用现状29-32
• 2.1.4 世界烧结钕铁硼主要供应商分析32-36
• 2.2 中国烧结钕铁硼产业动态分析36-46
• 2.2.1 中国烧结钕铁硼产业发展概况36-38
• 2.2.2 国内企业生产工艺概况38-41
• 2.2.3 国内企业废料综合利用情况41-43
• 2.2.4 国内烧结钕铁硼生产专利情况43-44
• 2.2.5 中国烧结钕铁硼产业现存问题与发展趋势44-46
• 第三章 国内烧结钕铁硼典型产品分析46-60
• 3.1 引言46
• 3.2 实验材料和方法46-48
• 3.2.1 综合磁性能分析（PPMS）47-48
• 3.2.2 物相分析（XRD）48
• 3.2.3 显微组织分析（SEM）48
• 3.3 烧结钕铁硼产品分析48-58
• 3.3.1 XRD物相分析48-49
• 3.3.2 平均晶粒尺寸49-51
• 3.3.3 相含量51-52
• 3.3.4 微观组织结构52-54
• 3.3.5 磁晶各向异性场HA54-55
• 3.3.6 磁性能55-56
• 3.3.7 抗腐蚀性能56-57
• 3.3.8 力学性能57-58
• 3.4 本章小结58-60
• 第四章 烧结钕铁硼磁体（N35）热处理工艺优化60-69
• 4.1 引言60
• 4.2 实验材料和方法60-61
• 4.3 正交实验结果分析61-63
• 4.4 高温回火以及低温回火对磁体显微组织与性能的影响63-65
• 4.5 热处理提高磁体矫顽力的机制65-68
• 4.5.1 烧结钕铁硼磁体的矫顽力65-66
• 4.5.2 热处理提高磁体矫顽力的基本原理66-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第五章 烧结钕铁硼磁体NdCu晶界扩散技术研究69-78
• 5.1 引言69
• 5.2 实验材料和方法69-70
• 5.3 扩散工艺对磁体磁性能和微观组织的影响70-74
• 5.3.1 扩散工艺对磁体微观组织的影响70-73
• 5.3.2 扩散工艺对磁体磁性能的影响73-74
• 5.4 NdCu扩散提高磁体矫顽力机制74-76
• 5.4.1 NdCu扩散对磁体微观组织的影响74-75
• 5.4.2 NdCu压力扩散机制研究75-76
• 5.5 本章小结76-78
• 第六章 结论78-80
• 参考文献80-88
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果88-89
• 致谢89-90
• 答辩委员会对论文的评定意见90

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