NdFeB合金的电场烧结及其防腐蚀性能研究

论文摘要

本文综述了国内外烧结NdFeB永磁材料制备方法研究的进展，提出目前存在的主要问题为烧结工艺的创新和磁体防腐蚀性能的提高。在此基础上，利用基于电场作用下的快速烧结方法成功地对NdFeB压坯进行了烧结。采用Gleeble-1500D热模拟机进行实验，并利用扫描电子显微镜和能谱仪等设备，对基于电场作用下NdFeB压坯的烧结致密化过程以及工艺因素对其影响进行了较为深入的研究。同时，将电场快速烧结钕铁硼材料与传统烧结材料的腐蚀性能进行了对比研究。对NdFeB合金电场烧结的研究表明：电场能较好地控制压坯的实际烧结过程，对烧结工艺的实现有着良好的可靠性。当预设升温速度为2000℃／s时，经过预处理的NdFeB合金压坯在1000℃×8min的电场烧结后，即可得到较致密的烧结磁体。与传统烧结磁体的微观组织相比，电场烧结磁体的富Nd相更细小，更弥散，分布也更均匀，磁体的相结构与传统烧结磁体基本相同，没有新相生成。研究还发现，NdFeB合金生坯的预处理状况对压坯的电场烧结致密度和显微结构也有影响。未经预处理的NdFeB合金生坯当预设升温速度为500℃／s时，在600℃的低温即可使压坯基本烧结致密化，磁体中白色富Nd相的分布既很均匀也很弥散。但磁体中的孔洞明显较多，烧结磁体的密度较低，且磁性能很差，这与预处理的NdFeB合金压坯的电场烧结明显不同。对NdFeB合金压坯的电场烧结工艺研究表明，预设升温速度、烧结温度和保温时间对压坯的烧结致密化均有一定影响。当预设升温速度和烧结温度较低时，烧结坯中原始的颗粒很多，许多颗粒间还没有形成烧结颈。随着预设升温速度或烧结温度的升高，烧结体的致密化逐步得到改善。NdFeB合金电场烧结时，存在着一最佳的保温时间。预处理的NdFeB合金压坯以2000℃／s的预设升温速度在1050℃进行电场烧结时，其最佳的烧结保温时间为8分钟。电场烧结磁体和传统烧结磁体腐蚀性能热分析实验表明，传统烧结磁体的氧化增重率比电场烧结磁体大，最高可达两倍。不同烧结工艺制得的电场烧结磁体氧化增重率不同，随烧结升温速度提高，磁体的氧化增重率降低；电化学实验表明，在相同的条件下，传统烧结的磁体为电场烧结磁体腐蚀速率的两倍。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 烧结NdFeB稀土永磁材料的发展和应用概况
• 1.2.1 稀土永磁材料的发展历程
• 1.2.2 烧结NdFeB系稀土永磁材料的应用概况
• 1.3 烧结NdFeB系稀土永磁材料的相结构及特点
• 1.3.1 NdFeB材料相结构及组成
• 1.3.2 烧结NdFeB的主要特点
• 1.4 烧结NdFeB永磁材料的研究进展
• 1.4.1 烧结NdFeB永磁材料的新工艺
• 1.4.2 烧结NdFeB磁体的力学性能
• 1.4.3 烧结NdFeB磁体的加工方法
• 1.4.4 NdFeB永磁材料的腐蚀与防护
• 1.5 几种快速烧结方法
• 1.5.1 放电等离子烧结
• 1.5.2 微波烧结
• 1.5.3 电场激活自蔓延高温燃烧合成烧结法
• 1.6 本文研究的目的、研究内容及技术路线图
• 1.6.1 本文研究的目的和意义
• 1.6.2 本文的研究内容
• 1.6.3 本文的技术路线图
• 2 实验方法
• 2.1 实验工艺流程
• 2.2 试样的制备
• 2.2.1 实验原材料
• 2.2.2 熔炼
• 2.2.3 甩带
• 2.2.4 氢爆
• 2.2.5 制粉
• 2.2.6 磁场取向与压力成型
• 2.3 烧结
• 2.3.1 传统烧结
• 2.3.2 电场烧结
• 2.4 磁性能及显微结构表征
• 2.4.1 磁性能的测试
• 2.4.2 显微结构分析
• 2.4.3 腐蚀性能分析
• 3 传统方法烧结NdFeB永磁材料研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.3 工艺参数对传统烧结NdFeB永磁材料磁性能的影响
• 3.3.1 烧结温度对磁性能的影响
• 3.3.2 保温时间对磁性能的影响
• 3.3.3 烧结气氛对NdFeB磁体磁性能和显微结构的影响
• 3.4 本章小结
• 4 电场烧结NdFeB永磁材料特征
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.3 电场作用下NdFeB合金烧结过程的特征研究
• 4.4 电场烧结与传统烧结性能比较
• 4.4.1 烧结磁体显微结构分析
• 4.4.2 烧结磁体物相比较
• 4.4.3 烧结磁体磁性能比较
• 4.5 本章小结
• 5 工艺参数对电场烧结NdFeB永磁材料的影响
• 5.1 压坯预处理状态对NdFeB合金烧结的影响
• 5.1.1 实验方案
• 5.1.2 温度场曲线分析
• 5.1.3 实验结果讨论
• 5.2 升温速度对NdFeB合金烧结的影响
• 5.2.1 实验方案
• 5.2.2 温度场曲线分析
• 5.2.3 实验结果与讨论
• 5.3 烧结温度对NdFeB合金压坯烧结的影响
• 5.3.1 实验方案
• 5.3.2 温度场曲线分析
• 5.3.3 实验结果与讨论
• 5.4 烧结保温时间对NdFeB合金烧结的影响
• 5.4.1 实验方案
• 5.4.2 实验结果与讨论
• 5.5 本章小结
• 6 电场烧结NdFeB合金腐蚀性能研究
• 6.1 引言
• 6.2 不同烧结方式下NdFeB永磁材料热分析实验
• 6.2.1 实验方案
• 6.2.2 实验结果讨论
• 6.3 不同烧结方式下NdFeB永磁材料电化学腐蚀实验讨论
• 6.3.1 实验方案
• 6.3.2 实验结果与讨论
• 6.4 本章小结
• 7 NdFeB合金电场烧结与传统烧结致密化过程探讨
• 7.1 引言
• 7.2 基于传统烧结工艺压坯烧结机制的分析
• 7.3 基于电场烧结工艺压坯烧结机制的分析
• 7.3.1 电场作用下NdFeB合金烧结坯能量的获得
• 7.3.2 电场作用下NdFeB合金烧结致密化过程的机制探讨
• 7.4 本章小结
• 8 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 致谢