高性能HDDR磁粉研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)、交通運(yùn)輸、通訊、航空航天等現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)磁體的磁性能要求越來(lái)越高，需求量也越來(lái)越大。而各向異性NdFeB磁粉是生產(chǎn)應(yīng)用中比較理想的材料，采用HDDR（氫化—歧化—脫氫—再結(jié)合）工藝是制備高性能、高各向異性NdFeB基磁粉的有效方法，是國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者關(guān)注的重要工藝方法。本文研究主要集中在HDDR處理前后物相的變化、HDDR工藝技術(shù)改變和添加元素的作用及影響對(duì)磁粉提高性能等方面的作用。
　　本文利用中頻感應(yīng)爐真空熔煉

2、了Nd12.5Fe79.9-xCoxB6.5Zr0.1Dy1.0(x=14、15、16、17)、Nd13Fe63.9-xCo16B6.5Zr0.1Ga0.5Tix(x=0、0.5、1、1.5)以及Nd13-xFe63.9Co16B6.5Zr0.1Ga0.5Dyx(x=0、0.5、1.5)等多系合金，同時(shí)對(duì)各系合金進(jìn)行了不同工藝的HDDR處理。利用X射線衍射、高場(chǎng)脈沖磁強(qiáng)計(jì)試驗(yàn)機(jī)等手段，分別研究了添加元素Co、Ti和Dy對(duì)合金磁性能的影響

3、規(guī)律以及不同條件下HDDR工藝處理對(duì)磁粉的物相變化及各種磁學(xué)性能的影響。
　　研究發(fā)現(xiàn)，Nd12.5Fe79.9-xCoxB6.5Zr0.1Dy1.0(x=14、15、16、17)系合金的磁能積、矯頑力及各向異性與合金中Co含量的多少密切相關(guān)。隨添加元素Co含量的增加，該系合金的矯頑力和各向異性都得到了明顯的提高，當(dāng)Co原子分?jǐn)?shù)為16％時(shí)，經(jīng)最佳處理工藝:室溫×0.1MPa×60min→480℃×0.06MPa×20min→810

4、℃×0.03MPa×120min→830℃×高真空×30min→淬火，獲得較高綜合磁性能達(dá)到:(BH)m=184.51 kJ/m3，Br=1.393T，jHc=345.5kA/m,DOA=0.729。
　　在Nd13Fe63.9-xCo16B6.5Zr0.1Ga0.5Tix(x=0、0.5、1、1.5)系合金中，隨添加元素Ti含量的增加，磁能積、矯頑力及各向異性都得到了明顯的提高，且有一定的變化規(guī)律。用Ti元素取代部分Fe元素可以

5、更加有助于細(xì)化晶粒，改善富Nd相的組織結(jié)構(gòu)，使Nd2(Fe，Co)14B晶界平直而清晰，提高材料的綜合性能，當(dāng)Ti的最佳添加量原子分?jǐn)?shù)為0.5％時(shí)，經(jīng)最佳處理工藝:室溫×0.1MPa×60min→820℃×0.03MPa×150min→830℃×高真空×30min→淬火，其合金獲得較高綜合磁性能:(BH)m=183.40kJ/m3，Br=1.133T，jHc=933.7kA/m,DOA=0.334。
　　左Nd13-xFe63.9

6、Co16B6.5Zr0.1Ga0.5Dyx(x=0，0.5，1.5)系合金中，隨Dy含量的變化，矯頑力、各向異性和磁能積也規(guī)律的發(fā)生變化。用Dy元素取代部分Nd元素可以有效的提高材料的矯頑力，使各向異性得到改善，提高材料的綜合性能，當(dāng)Dy的最佳添加量原子分?jǐn)?shù)為0.5％時(shí)，經(jīng)最佳處理工藝:室溫×0.1MPa×60min→800℃×0.03MPa×140min→820℃×高真空×30min→淬火，合金獲得較高綜合磁性能。
　　Nd12

7、.5Fe63.9Co16B6.5Zr0.1Dy1.0系合金的原始鑄錠和經(jīng)最佳HDDR工藝處理中HD、DR兩個(gè)階段，由XRD衍射譜線對(duì)比圖可知，原始鑄錠為單一的Nd2(Fe，Co)14B相，且該相晶粒比較粗大，經(jīng)HDDR處理后產(chǎn)物變成細(xì)小的Nd2(Fe，Co)14B相，可見(jiàn)晶粒得到明顯細(xì)化。其中HDDR工藝的反應(yīng)過(guò)程如下:HD過(guò)程中Nd2(Fe，Co)14B相吸氫并歧化分解成NdH2、α-(Fe，Co)和(Fe，Co)2B三相，合金相變反

8、應(yīng)如下:Nd2(Fe，Co)14B+2H2→2NdH2+12α-(Fe，Co)+(Fe，Co)2B，經(jīng)DR處理后，歧化產(chǎn)物又重新生成細(xì)小的Nd2(Fe，Co)14B相，DR過(guò)程的相變反應(yīng)如下:2NdH2+12α-(Fe，Co)+(Fe，Co)2B→Nd2(Fe，Co)14B+2H2，整個(gè)HDDR工藝反應(yīng)過(guò)程起到細(xì)化晶粒的作用。
　　通過(guò)改進(jìn)HDDR工藝，來(lái)研究升溫方式、歧化溫度、脫氫再?gòu)?fù)合時(shí)間等條件的變化對(duì)合金綜合性能的影響。隨升

9、溫方式的改變，合金的磁能積、矯頑力、各向異性也有規(guī)律的發(fā)生變化。其中一定升溫速率效果較理想，升溫速率的變化有助于加速反應(yīng)的進(jìn)行，對(duì)細(xì)化晶粒的作用更明顯。歧化溫度的變化一直是HDDR工藝研究的關(guān)鍵，合適的歧化溫度可以使反應(yīng)進(jìn)行充分，對(duì)合金獲得較高的綜合磁性能作用明顯，研究表明800-830℃之間是最佳的歧化溫度階段。脫氫再?gòu)?fù)合時(shí)間是NdFeB磁粉的各向異性高低的關(guān)鍵，合適的脫氫再?gòu)?fù)合時(shí)間是獲得高各向異性的保證。脫氫再?gòu)?fù)合時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，部分晶粒