论文题目: 高性能注射成形各向异性Nd-Fe-B粘结磁体的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 段柏华
导师: 曲选辉
关键词: 注射成形,粘结磁体,粘结剂,钕铁硼,各向异性
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 注射成形技术在制备薄壁、形状复杂、径向取向、高精度磁体、实现一体化组合成形等方面具有独特的优势,同时它还具有材料利用率高、生产效率高等特点,符合电子元器件小型化、轻量化、复合化、高效化、节能化的发展趋势,因而受到了广泛的关注,其发展及产业化速度非常迅速。但国内此项技术开展得较晚,技术水平与国外还有较大的差距。为充分发挥我国稀土资源优势,发展我国Nd-Fe-B稀土永磁产业,本文围绕高性能注射磁体的制备,采用DSC、SEM、IR及XRD等技术系统地研究了磁粉防氧化表面改性、新型粘结剂、混炼和注射工艺、磁场取向规律。 采用了无水磷化-复合硅烷改性工艺包覆处理HDDR Nd-Fe-B磁粉,由于在磁粉表面形成了磷化膜/硅烷双层保护膜,因而大幅度地提高了磁粉的抗氧化性,使得其氧化过程活化能及氧化温度点分别从45.7kJ/mol、179.7℃提高到88.9kJ/mol、326℃;同时改性剂中硅烷的双极性基团,可分别通过化学键合、物理吸附改变磁粉界面特性,增强它与粘结剂的作用力,使得磁粉在粘结剂中的相容性及分散性得以提高,从而提高体系的流动性及其注射成形粘结Nd-Fe-B磁体的磁性能、抗压强度、耐蚀性及耐热性,并在硅烷呈单分子层模型作用时,效果最好。 通过研究Nd-Fe-B磁粉粒度对注射粘结磁体取向度、剩磁、内禀矫顽力、最大磁能积、抗压强度、致密度及耐热性等性能的影响,确定了综合性能最佳的磁粉粒度为80μm～100μm;采用合适的粒度分布可以提高磁粉的振实密度及喂料装载量,降低粉末/粘结剂的表观粘度,改善体系的流动性。实验得到最佳的粒度分布粉末组成为:8mass%的106～150μm粉、58mass%的75～106μm粉、25mass%的45～75μm粉及9mass%的<45μm粉。 针对注射Nd-Fe-B磁体的工艺特点,对磁场取向装置进行了较大的改进。用空心铜线代替传统的偏平铜带制成多单元组合式,解决了线圈温升高、磁场强度不稳定及取向磁场低等缺点;同时在线圈中设置两组磁轭,并通过与模具中心磁轭的配合可实现轴向取向与径向取向的转换,达到一机两用的目的。 研究了混炼、注射及磁场取向工艺参数对粘结Nd-Fe-B磁体性能影响,确定了最佳的实验参数为:T_注=280℃左右、P_注=70～120MPa、
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 永磁材料发展概述
1.1.1 永磁材料发展历程
1.1.2 几类重要稀土永磁材料及其研究现状
1.2 烧结Nd-Fe-B磁体的发展现状
1.3 粘结Nd-Fe-B磁体
1.3.1 粘结永磁体特点
1.3.2 粘结永磁体制备工艺
1.3.3 Nd-Fe-B磁粉的制备工艺
1.3.4 Nd-Fe-B类稀土磁粉的表面处理
1.3.5 粘结剂及添加剂
1.3.6 磁场取向工艺
1.3.7 粘结Nd-Fe-B磁体的腐蚀与防护
1.3.8 粘结Nd-Fe-B磁体的应用
1.4 注射成形技术在永磁体制造中的应用
1.4.1 注射成形技术在烧结Nd-Fe-B磁体的应用
1.4.2 注射成形技术在粘结Nd-Fe-B磁体的应用
1.5 论文选题的依据及基本设想
第二章 HDDR Nd-Fe-B磁粉特性与表面改性
2.1 实验原料、设备及方法
2.1.1 Nd-Fe-B磁粉
2.1.2 粘结剂及添加剂特性
2.1.3 实验工艺流程
2.1.4 测试方法
2.2 HDDR Nd-Fe-B磁粉的氧化特性研究
2.2.1 氧化反应热力学分析
2.2.2 氧化差示热扫描分析
2.2.3 氧化动力学研究
2.2.4 氧化表面形态及结构
2.3 Nd-Fe-B磁粉表面改性研究
2.3.1 不同表面改性工艺的抗氧化效果
2.3.2 表面改性机理分析
2.3.3 表面改性对磁粉／粘结剂界面的作用机制及效应
2.3.4 表面改性对注射成形粘结磁体性能影响
2.4 磁粉粒度及粒度分布的影响
2.4.1 磁粉粒度对晶体织构度及磁体取向度的影响
2.4.2 磁粉粒度对粘结磁体性能的影响
2.4.3 磁粉粒度分布对粘结磁体制备的影响
2.5 本章小节
第三章 注射成形粘结磁体工艺及关键设备的研究
3.1 混炼工艺研究
3.1.1 混炼原理及混炼均匀度
3.1.2 高效混炼机的设计及研制
3.1.3 混炼工艺参数的研究
3.2 注射成形工艺研究
3.2.1 注射温度
3.2.2 注射压力
3.2.3 注射速度
3.2.4 模具温度
3.2.5 喂料的循环利用
3.3 磁场取向工艺研究
3.3.1 新型磁场注射成形机的研制思路及模具结构设计
3.3.2 取向磁场强度与取向时间
3.3.3 Nd-Fe-B磁粉磁场取向行为分析
3.4 本章小节
第四章 高性能注射成形尼龙基粘结Nd-Fe-B磁体的研究
4.1 高性能粘结剂的开发
4.1.1 粘结剂基体树脂
4.1.2 相容性判据及添加剂选择
4.1.3 增塑剂作用原理及效应
4.1.4 润滑剂作用原理及效应
4.1.5 抗氧剂作用原理及效应
4.1.6 成核剂作用原理及效应
4.2 粘结Nd-Fe-B磁体喂料的流变性能
4.2.1 剪切速率对喂料粘度的影响
4.2.2 温度对喂料粘度的影响
4.2.3 装载量对喂料粘度的影响
4.3 高性能注射各向异性粘结Nd-Fe-B磁体的研究
4.3.1 磁粉装载量对粘结磁体性能的影响
4.3.2 高性能注射粘结Nd-Fe-B磁体制备
4.4 注射各向异性粘结Nd-Fe-B磁体耐热及耐蚀性研究
4.4.1 时效时间对磁体耐热性影响
4.4.2 时效温度对磁体耐热性影响
4.4.3 磁粉特性及装载量对磁体耐热性影响
4.4.4 粘结Nd-Fe-B磁体耐蚀性研究
4.5 本章小节
第五章 注射成形各向异性复合磁体及耐热粘结剂研究
5.1 注射成形各向异性复合粘结磁体的研究
5.1.1 各向异性HDDR Nd-Fe-B／铁氧体复合磁体
5.1.2 各向异性Nd-Fe-B／Nd-Fe-N复合粘结磁体
5.1.3 复合机制分析
5.2 高温磁体用粘结剂的研究
5.2.1 PPS基粘结剂的共混改性
5.2.2 PPS基注射粘结Nd-Fe-B磁体
5.3 本章小结
第六章 注射成形粘结磁体用热塑-热固性粘结剂的研究
6.1 热塑-热固粘结剂的开发
6.1.1 热固性树脂基体的选择
6.1.2 固化剂的选择
6.1.3 环氧树脂增韧组元的选择
6.2 喂料流变性能研究
6.2.1 喂料粘度与剪切速率的关系
6.2.2 喂料粘度与温度的关系
6.3 环氧树脂／双氰胺固化机理
6.3.1 环氧树脂／双氰胺固化反应机理
6.3.2 EP／PA12-6／DICY体系固化特性
6.4 热塑-热固粘结Nd-Fe-B磁体的固化工艺研究
6.4.1 固化气氛
6.4.2 固化温度
6.4.3 固化时间
6.5 热塑-热固粘结Nd-Fe-B磁体的性能
6.5.1 热塑-热固粘结磁体性能
6.5.2 热塑-热固性粘结剂耐热强度
6.6 本章小节
第七章 结论
参考文献
致谢
在学研究成果
发布时间: 2006-03-28
参考文献
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