“三高”磁性能NdFeB永磁合金的研發(fā)及其應(yīng)用

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(cè)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(cè)試在CL-6 永磁測(cè)量?jī)x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(guó)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(chǎng)份額飛速增長(zhǎng)，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(cè)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(chǎng)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(guó)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.