钕铁硼永磁材料的烧结工艺 4. 取向与成型 控制要点： 磁场取向应尽可能使每个颗粒易磁化轴沿磁场方向保持一致，提高取向度，使磁体达到最佳性能。 影响因素： 粉末颗粒的取向度与取向磁场强度，粉末颗粒形状与尺寸，取向粉末初始密度，成型方式等因素相关。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 5. 烧结、热处理 烧结的目的： 成型压坯相对密度低，粉末颗粒孔隙率较高，压坯不具备高性能烧结钕铁硼的微观组织，为进一步提升密度和获得所需的微观组织架构，需要对压坯进行烧结。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 5. 烧结、热处理 烧结工艺： 烧结工艺一般是将压坯加热到粉末基体相熔点以下的某一温度，进行一段时间的热处理的工艺过程。 其过程中包括了粉末颗粒表面吸附气体的排除，有机物的挥发，应力的消除，粉末颗粒表面氧化物的还原，变形粉末颗粒的回复和再结晶，接着是原子的扩散和物质的迁移，颗粒间由机械接触转化为物理化学接触，形成金属键或共价键，晶粒的长大，密度提高等一系列物理化学变化。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 5. 烧结、热处理 烧结温度： 烧结磁体的烧结温度既不能太低，这样没办法得到高磁性能的显微组织；也不能太高，这样会导致晶粒异常长大，矫顽力迅速下降。 一般来说，磁体的最佳烧结温度与其成分和粉末粒度紧密关联：当Nd含量较高时，或含有少数的轻稀土元素时，如Pr等，烧结温度应该适当降低；当压坯中磁粉的粒度较小时，在烧结过程中，界面能的推动作用较大，也应适当降低烧结温度。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 5. 烧结、热处理 烧结的三大要素: 真空度 烧结温度 保温时间 烧结需要注意的几点： 炉膛的均温性 温度的稳定性 温度测量的滞后性 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 5. 烧结、热处理 热处理： 烧结过的坯料密度高了，剩磁高了，但矫顽力和磁能积还不高。这是由于富钕相尚未恰当的分布好。在时效温度下，富钕相薄层将主相粒子包围起来，互相隔离，形成良好的有利于高矫顽力的组织架构。时效后，坯料的剩磁只稍稍增加了一点点，而矫顽力成倍提高。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 6. 机械加工 机加工的目的：将毛坯材料采取使用磨、切、割、打孔、表面处理等手段加工成所需的外观的成品的过程。 机加工加工方法有：磨削加工、切片加工、电火花线切割加工、打孔套孔加工、倒角、电镀加工等等。 机加工加工设施较多，有大立磨、无芯磨、切片机、线切割机、仪表车打孔、钻床套孔、电镀生产设备等等。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 6. 机械加工 需要注意的几点： 烧结钕铁硼为合金体，产品密度较高，脆性大，硬度高，加工难度大，主要加工采用内圆切片、磨加工、电火花线切割、超声波等加工。 在工艺流程中，需要防止产品发热导致产品腐蚀，由于脆性大，防止产品开裂、缺角等现象发生。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 7. 表面处理 表面处理目的： 烧结钕铁硼由于含有活泼的稀土和金属元素，采用粉末冶金的制备方法，产品具有多孔，耐侵蚀的能力很差，一般在自然条件下一个月左右就会产生非常明显的腐蚀现象，为提高抗侵蚀的能力，需要对磁体进行表面处理，根据磁体应用环境和寿命的要求在磁体表面镀覆不同的保护层。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 7. 表面处理 表面解决方法： 不同涂层特点及应用： 电镀电泳； 化学镀镍； 气相沉积防护； Parylene镀层； 涂料防护； 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 8. 检测 制程检测： 表场检测 尺寸检验测试 形位偏差检测 同轴度检测 外观检测 显微检测 磁通检测 出货检测： 盐雾试验 （SST 试验 ） 压力试验（PCT 试验） 湿热试验（HHT ） 濡湿试验 跌落试验 抗击压力的强度试验 镀层厚度检验测试 ROHS管控指标检验 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 9. 充磁、包装 磁体还需进行充磁处理，接着进行性能检验，最后包装发货。充磁的目的是使磁性物质磁化或使磁性不足的磁体增加磁性。 姓名***** 日期********** 钕铁硼（Nd-Fe-B)于1982年发明于日本住友特种金属材料和美国通用汽车公司，于1983年实现工业化批量生产。 钕铁硼（Nd-Fe-B)是稀土铁系永磁材料的典型代表。 钕铁硼（Nd-Fe-B)主要成份由稀土元素（如钕 Nd)、铁元素（Fe)和硼元素（B）构成，其中稀土元素约占25~35%，铁元素约占65~75%，硼元素约占1%。 钕铁硼（Nd-Fe-B)是目前世界上磁能积最高的永磁材料，被誉为“现代永磁之王”。这也代表着产生相同的磁通量钕铁硼材料的体积最小。 发展历史： 稀土永磁材料到目前为止已发展了三代产品： 1966 年 K.Strnat 应用粉末粘结法制作了 RECo5型合金，该材料具备极高的磁各向异性常数，称为第一代稀土永磁体也即 1：5 型 SmCo合金，磁能积典型值为 200kJ/m3； 第二代永磁材料是 2：17 型 SmCo 合金，即 Sm2Co17，磁能积大约 300 kJ/m3； 1983 年日本和美国发现了钕铁硼合金，也就是 Nd2Fe14B 合金，其磁能积约为 400 kJ/m3~490 kJ/m3，理论值可达到 640 kJ/m3，称之为第三代稀土永磁材料。 我国钕铁硼永磁材料的发展： 1985~1995，是中国稀土磁体产业高质量发展的第一阶段（起步阶段） 1996~2000，此为中国磁体产业高质量发展的第二阶段（快速发展阶段） 自2001以后，中国稀土磁性材料产业的发展将进入第三阶段（成全球最大生产基地） 应用领域： 信息技术方面：硬、软磁盘、光盘驱动器和打印机驱动头是钕铁硼磁体材料； 医疗器械方面：核磁共振成像仪已成为各大医院必须配备的医疗器械，每台核磁共振成像仪需要钕铁硼磁体 0.5 吨； 应用领域： 机床工业方面：NC机床 80%采用直流钕铁硼永磁电机控制； 日常生活方面：汽车防雾尾灯、磁卡门锁，礼品盒开关是钕铁硼永磁材料等。 应用领域： 汽车领域：据统计，每量汽车要用20～30块永磁体，国外豪华轿车使用永磁微电机已达70多只，用以完成各种控制动作。汽车不断向多功能化、智能化和豪华型发展，钕铁硼永磁在汽车上的应用将愈来愈普遍。 钕铁硼永磁材料的制备工艺 制备工艺分类： 烧结工艺 粘结工艺 热压工艺 钕铁硼永磁材料的制备工艺 烧结工艺： 烧结工艺是应用最广泛的生产的基本工艺，适用于烧结钕铁硼、永磁铁氧体、钐钴以及烧结铝镍钴等磁体的生产。 烧结钕铁硼永磁材料是应用粉末冶金工艺，将预烧料制成微粉，压制成型制成坯料，再进行烧结而制成，具有高磁能积、高矫顽力和高工作时候的温度等特性，主要使用在于大中型电动机、风力发电机等领域。 烧结钕铁硼磁性能较好，但生产的基本工艺较复杂，成本也较高。 粘结工艺： 粘结工艺是将具有一定磁性能的永磁材料粉末与粘接剂混合，然后采用压制、挤出和注射成型等方法制备复合永磁材料的一种工艺。 优点是尺寸精度高，不变形，无需二次加工；形状自由，可结合实际使用需求，造成各种形状的产品。便于大批自动化生产。 但因粘结剂的加入使得磁性能降低，使用温度不高。 粘结工艺过程中的关键技术是：磁粉的制备，耦联剂与粘接剂的的选择，粘结剂的添加量，成型的压力和取向磁场强度等。 钕铁硼永磁材料的制备工艺 热压工艺： 热压热变形工艺是另一种生产钕铁硼磁体的工艺，热压钕铁硼永磁材料是通过热挤压、热变形工艺制成的磁性能较高的磁体，具有致密度高、取向度高、耐蚀性好、矫顽力高和近终成型等优点。通过此工艺可生产出各向同性和各向异性钕铁硼磁体。 此工艺生产的钕铁硼磁体磁性能高，且具有高耐热性，磁环为纳米晶结构，密度高，采用环氧树脂电泳涂层，抵抗腐蚀能力优良。 目前仅有少数公司掌握了生产的基本工艺，专利壁垒和制作成本高，总产量比较小。 钕铁硼永磁材料的制备工艺 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 烧结钕铁硼永磁材料工艺流程： 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 1. 材料预处理、配料 预处理：配料前需要原材料无杂物、氧化物、灰土等异物存在，以保证最好能够降低杂质的进入。 Nd除油 除氧化皮 除渣 干燥 Fe除锈 干燥 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 1. 材料预处理、配料 配料、称重：配方设计原则为以Nd2Fe14B为基础，通过添加Pr，Co，Dy，Nb，Al，Cu等元素来提高磁体的性能。 称准，但也不必过于精确 硼铁量最少，需称准到1g，保证精度不低于千分之一 台秤称Nd和Fe，天平称BFe 各原料分别称好后，再总的复核一下 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 1. 材料预处理、配料 控制要点及原则： 原材料纯度 清洁状态 称重仪器精确度 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 2. 熔炼 溶炼的目的是将纯金属料熔化。熔炼的原材料要有较高的纯度，防止杂质在熔炼过程中造成大量的烟气和炉渣。 熔炼过程中要控制好熔率和真空度，由于材料中含有稀土、Al等易氧化材料，采用在真空中加热，在涡流作用下均匀搅拌，整个熔炼过程在高纯Ar气保护下熔炼，以减少元素的挥发，避免炉料氧化。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 2. 熔炼 控制要点：清、准、均、净 纯Fe和金属Nd等的熔点较高，应设法使它们完全熔清； 合金的设计成分准确。造成成分不准确的原因是金属的挥发和氧化损失(总称烧损)，为此一般都会采用真空感应炉熔炼； 保证合金成分均匀； 确保合金干净，防止夹杂物和气体污染。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 3. 合金铸造 柱状铸造： 柱状铸造是现在采用较广泛的铸造工艺之一，将Nd-Fe-B合金熔液浇铸在柱状(圆柱或长方柱)铜锭模内，锭模底部和四周都有水冷，得到圆柱形直径约100mm的铸锭。由于冷速提高,能形成完整的柱状品，但有较多α-Fe存在，影响磁性能。 薄板铸造模结构图 1-金属液，2-冷却铜模，3、4-冷却水 3. 合金铸造 速凝薄片： 是目前最成功的铸造方法。其工艺是将熔融的液体倒或喷出在旋转的水冷金属辊表面，然后甩出，得到厚度为0.3 mm左右的薄片铸锭。铸片比常规铸块的凝固速率快，抑止了α-Fe枝状晶的生成，铸片中富Nd相的分散性好。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 3. 合金制粉 制粉的目的：将较大尺寸的合金磨制成3~5μm的细小粉末。 制粉包括粗破和磨粉两个工艺过程。粗破碎方法有两种：一种是氢爆碎(HD)，另一种是机械破碎。磨粉一般都会采用球磨制粉或气流磨制粉两种方法。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 3. 合金制粉 氢爆(HD)原理：氢爆碎是钕铁硼合金在吸氢过程中各相线胀系数不同、膨胀量不同使得氢化物生成时晶格间产生微裂纹而导致 合金破裂和粉化； 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 3. 合金制粉 氢爆(HD)工艺：合金片放入氢碎装置中，抽线℃，保持一段时间，便发生吸氢歧化反应： Nd2Fe14B+H2→2NdH2+NdFe+Fe2B 若此时将氢气抽出，发生以下反应： 2NdH2+NdFe+Fe2B → Nd2Fe14B+H2↑ 就又合成为具有较小晶粒的Nd2Fe14B粉末。这样就达到将铸片粉碎的目的。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 3. 合金制粉 氢爆(HD)工艺控制要点： 防漏，吸氢前真空度， 吸氢时间，脱氢温度、时间，冷却出炉温度 缺点： 1.氢破后原料含氢量较大，需在烧结工序进行脱氢处理，延长烧结周期； 2.金属组织内部形成氢化物，提高了产品的脆性； 3.氢气易燃，需有严格的操作和安全管理规程； 优点： 1.氢气环境来加工，减少与氧气的接触； 2.沿晶破碎的方式，使破碎后的颗粒粒度均匀，制粉时可以更好的获得单晶，并提高制粉产能； 3.破碎后颗粒含氢，防氧化； 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 3. 合金制粉 气流磨的制粉原理：根据钕铁硼合金较脆易碎的特点，气流磨磨室内通过高纯高压氮气，利用气流将粉末颗粒加速到超音速使之相互碰撞而破碎。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 3. 合金制粉 气流磨粉：为了更好的提高制粉效率，气流磨制粉机采用多个喷嘴，在气流磨粉机中用高压氮气流来带动钕铁硼颗粒来高速运动，在喷嘴交汇相互碰撞。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 气流磨后粉末的参数： 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 3. 合金制粉 气流磨制粉控制要点： 加料前氧含量和过程氧含量； 平均粒度和粒度分布； 优点： 自碰撞进行破碎，原料无污染； 碰撞能量小，辅助气流冷却，产生热量较少，粉末内应力小； 保护气体环境下工作，防氧化； 分选方式，粒度分布较好； 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 4. 取向与成型 粉末压型的目的： 将粉末压制成一定的形状与尺寸的压坯； 保持在磁场取向中所获得的晶体取向度。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 4. 取向与成型 烧结Nd-Fe-B系永磁体的磁性能主要来自于具有四方结构的Nd2Fe14B基体相，它是单轴各向异性晶体，c轴为易磁化轴，a轴为难磁化轴。 外加磁场H 易磁化方向 易磁化方向 如果c轴是混乱取向的，则得到的是各向同性磁体，其剩磁是最低的。 如c轴取向相同，制成各向异性磁体，则沿粉末颗粒c轴取向的方向有最大的剩磁。 钕铁硼永磁材料的烧结工艺 4. 取向与成型 目前普遍采用的压型方法主要有三种：模压法、模压加等静压和

  冀教版九年级Lesson 14 Accidents Happen 课件.pptx

  原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者