稀土永磁钕铁硼材料磁性能改进工艺

论文摘要

永磁材料已成为现代科学技术,如计算机技术、信息技术、航空航天技术、通讯技术、交通运输技术、办公自动化技术、家电技术与人体健康和保健等的重要物质基础。现在常用的永磁材料主要有铁氧体、铝镍钴及稀土永磁。稀土永磁包括钐钴及钕铁硼等,其中钕铁硼具有创纪录的高剩磁、高矫顽力和高磁能积,被成为“磁王”。我国拥有占世界储量80%的稀土矿产资源,稀土永磁材料广泛地应用于人们的生活。任何一个需要高效的将电能和机械能相互转换的地方,稀土永磁材料都是必不可少的,它不但可以明显减轻机械的重量,使其外型尺寸减小,而且可以获得高效节能效果和提高电机性能,尤其要重点指出的是,高性能稀土永磁材料与可持续发展紧密相关。世界石油资源的短缺和燃油汽车排放的大量二氧化碳导致全球温室效应使得大规模开发清洁能源运输工具变得十分紧迫。随着科技的发展,具有强劲稳定性能的稀土永磁电机将逐步走向人们的生活。该电机的核心技术在于采用具超高性能的稀土永磁材料。尽管稀土永磁材料具有最优越的磁性能,但它却有个严重的弱点:相对较差的热稳定性。该问题会使得该材料完全失效从而使得电动汽车完全瘫痪。克服该强磁材料的这个缺点就成了问题的关键。这个问题是个世界性的难题,在多年的研究中,已有实验证据显示该研究具有较好的前景。解决这个问题的基本方法:优化处理工艺,调节稀土永磁材料成分和结构,通过具有高磁各向异性场Dy合金的添加提高该强磁材料的局部各向异性,防止反向磁畴扩展;同时通过处理工艺控制,优化其显微结构,进而在提高矫顽力的同时,成功减缓剩磁下降;以达到在温度升高时,用超高矫顽力来补偿磁通的损失。本文具体采用的处理工艺是高温扩散热处理,即在晶界处的富Nd相变成液态的温度附近进行扩散,以提高扩散量,既可以有效的控制稀土元素Dy的添加量,工艺又很容易被广泛应用于工业领域。同时:在扫描电子显微镜的帮助下,观察对比扩散前后样品的微结构的不同和扩散后Dy元素的分布状况;在X射线衍射仪的帮助下,观察对比扩散前后样品相的变化;在振动样品磁强计的帮助下,观察对比样品磁性能的变化。分析总结以上的结论,然后得到最佳的工艺参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 稀土永磁材料的应用
• 1.2.1 在音响设备领域的应用
• 1.2.2 在电动汽车领域的应用
• 1.2.3 在医疗器械领域的应用
• 1.2.4 在IT存储领域的应用
• 1.2.5 在机床工业领域的应用
• 1.2.6 其他领域的应用
• 1.3 永磁材料理论及发展
• 1.3.1 铝钴镍系永磁材料
• 1.3.2 铁氧体永磁材料
• 1.3.3 稀土永磁材料
• 1.3.4 其他永磁材料
• 1.4 中国新型稀土永磁材料研究开发现状
• 1.5 钕铁硼相关知识
• 1.5.1 钕铁硼材料的专利
• 1.5.2 磁性材料常用概念
• 1.6 本文主要研究内容
• 第2章 实验设备及过程
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验主要设备及流程
• 2.3 钕铁硼高温扩散处理
• 2.3.1 高温管式炉
• 2.3.2 实验过程
• 2.4 钕铁硼形貌观察
• 2.4.1 设备参数
• 2.4.2 设备结构
• 2.4.3 工作原理
• 2.4.4 实验过程
• 2.5 钕铁硼相观察
• 2.5.1 设备参数
• 2.5.2 X射线衍射理论
• 2.5.3 波长的选择
• 2.5.4 实验过程
• 2.6 钕铁硼磁性能测试
• 2.6.1 设备原理
• 2.6.2 设备参数
• 2.6.3 实验过程
• 2.7 石英试管密封炉
• 2.8 本章小结
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 磁性能及提高方法
• 3.2 原材料成分分析及编号
• 3.2.1 成分分析
• 3.2.2 样品编号
• 3.3 钕铁硼表面形貌分析
• 3.3.1 实验结果
• 3.3.2 实验讨论
• 3.4 钕铁硼成分分析
• 3.4.1 实验结果
• 3.4.2 实验讨论
• 3.5 钕铁硼结构分析
• 3.5.1 实验结果
• 3.5.2 实验讨论
• 3.6 钕铁硼性能分析
• 3.6.1 实验结果
• 3.6.2 实验讨论
• 3.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢