低成本与高力学性能烧结Nd-Fe-B永磁材料工业生产技术研究

论文摘要

作为一类重要的基础性功能材料,烧结Nd-Fe-B永磁材料具有优异的磁性能,但是其强度低、韧性差。这不仅使该类材料机械加工困难,影响成品合格率,而且也限制了其应用领域的进一步扩大。由于市场竞争激烈,产品销售价格降低,在保证烧结Nd-Fe-B永磁材料磁性能的同时,如何改进生产技术,以提高生产效率、降低产品的制造、加工成本,已日益受到Nd-Fe-B生产企业的重视和关注。本文直接从工业生产线上制备了不同性能档次的烧结Nd-Fe-B磁体样品,测试了磁体样品的抗弯强度、断裂韧性以及冲击韧性。通过观察磁体样品宏观与微观断口特征,分析了烧结Nd-Fe-B永磁材料的断裂方式与断裂机制。研究结果表明,烧结Nd-Fe-B永磁材料的断裂是微裂纹形成、扩展与连接的结果。微裂纹主要产生于晶界并沿晶粒边界扩展;遇到异常大晶粒时,裂纹便发生穿晶扩展。裂纹在主相晶粒内穿晶扩展,加速了材料的断裂。本文研究了烧结过程对Nd-Fe-B永磁材料磁性能与力学性能的影响,分析了合金元素及显微组织对磁性能和力学性能的影响规律。通过优化合金成分和烧结工艺参数,获得致密化程度高、富Nd相分布均匀、主相晶粒细小而且紧密结合的显微组织,有利于提高烧结Nd-Fe-B永磁材料的磁性能和力学性能。通过合理设计合金成分,优化烧结与回火工艺参数,实现市场需求量大的N30与N35性能档次的烧结Nd-Fe-B磁体的工业生产。产品磁性能稳定,一致性良好。材料具有比较精细的显微组织,孔隙少。N30磁体的抗弯强度达到316MPa左右;N35磁体的抗弯强度达到327MPa左右。机械加工时磁体未出现缺边、掉角、开裂等现象,成品合格率显著提高。产品制造成本大幅度降低。N30磁体制造成本降低约35%;N35磁体制造成本降低约4%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 烧结 Nd-Fe-B 永磁材料的制造技术
• 1.2.1 铸锭制备技术
• 1.2.2 粉末制备技术
• 1.2.3 磁场取向与压型技术
• 1.2.4 烧结和回火技术
• 1.3 烧结 Nd-Fe-B 永磁材料的组织结构
• 2Fe₁48 基体相'>1.3.1 Nd₂Fe₁48 基体相
• 1.3.2 富Nd 相
• 1.3.3 富 B 相
• 1.3.4 晶界显微结构和晶界相
• 1.4 烧结 Nd-Fe-B 永磁材料的磁性能
• 1.4.1 合金元素的单独添加
• 1.4.2 合金元素的复合添加
• 1.5 烧结 Nd-Fe-B 永磁材料力学性能
• 1.5.1 烧结 Nd-Fe-B 永磁材料力学性能特点
• 1.5.2 烧结 Nd-Fe-B 永磁材料力学性能研究
• 1.6 本文拟研究的主要内容
• 第二章 烧结 Nd-Fe-B 永磁材料基本力学性能与断裂行为
• 2.1 前言
• 2.1.1 力学性能评价指标
• 2.1.2 断裂方式与断裂机制
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 抗弯强度的测量
• 2.2.2 断裂韧性的测量
• 2.2.3 冲击韧性的测量
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 抗弯强度
• 2.3.2 断裂韧性
• 2.3.3 冲击韧性
• 2.3.4 宏观断口特征
• 2.3.5 微观断口特征
• 2.3.6 断裂方式与断裂机制分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 烧结过程对 Nd-Fe-B 永磁材料磁性能与力学性能的影响
• 3.1 前言
• 3.2 实验方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 烧结过程对磁性能的影响
• 3.3.2 烧结过程对力学性能的影响
• 3.3.3 讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 工业生产 N30 与 N35 烧结 Nd-Fe-B 磁体的结构与性能
• 4.1 前言
• 4.2 实验方法
• 4.3 试验结果与讨论
• 4.3.1 N30 与 N35 烧结 Nd-Fe-B 磁体的成分设计
• 4.3.2 N30 与 N35 烧结 Nd-Fe-B 磁体的组织结构
• 4.3.3 N30 与 N35 烧结 Nd-Fe-B 磁体的磁性能
• 4.3.4 N30 与 N35 烧结 Nd-Fe-B 磁体的力学性能
• 4.4 本章小结
• 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A（攻读硕士学位期间发表的论文）