HDDR技术制备高性能NdFeB磁粉的研究

论文摘要

随着现代工业快速发展,电气化革命和信息化革命接踵而至,高性能粘结NdFeB永磁材料开发及应用具有广阔的前景。HDDR（氢化-歧化-脱氢-再复合）法是制备粘结NdFeB磁粉的最重要方法之一,其工艺过程简单,粉末磁性均匀,成本低,投资少,见效快,易于推广,已成为当前研究的热点。本实验研究了HDDR工艺对Nd12.5Fe80.4-XCoXGa0.5Zr0.1B6.5（X=0、4、8、12、15）、Nd12.5Fe68.9-XCo12GaXZr0.1B6.5（X=0、0.1、0.3、0.5）、Nd10.5Dy2Fe69-XCo12NbXB6.5（X=0、1、2、3）、Nd12.5-XGdXFe68.8Co12Ga0.2B6.5（X=0、0.05、0.1、0.15）永磁合金磁性能的影响,并讨论合金中的添加合金元素（Co、Ga、Nb、Gd）对于合金磁性能的影响。实验中把HDDR主要分成HD和DR两大阶段,HD又分低温阶段和高温阶段,经物像分析和谢勒公式计算可知,原始铸锭粗大NdFeB（大小64.346μm左右）在HD处理后歧化生成NdH2、α-（Fe,Co）和（Fe,Co）2B三相,经HDDR处理后,歧化产物又重新生成细小的NdFeB（大小在0.486μm左右）。通过对HD低温阶段的研究可以发现,低温阶段的温度对磁粉的最终的磁性能的影响不是很大；而氢压对磁性能和DOA影响较大,都呈先增后减的趋势,0.09Mpa氢压磁性能达到最佳。通过对HD高温阶段的研究发现,氢压对磁粉磁性能有明显影响,磁性能最佳的歧化温度和时间为820℃x2.5-3h,其歧化氢压为0.025～0.035Mpa。通过对DR脱氢再化合研究发现,DR温度、时间和真空度对磁粉磁性能有较大的影响,其最佳DR工艺一般为820～830℃×0.25-0.5h×高真空,而含Dy和Nb的合金为820℃×0.5hx低真空对于Nd12.5Fe80.4-XCoXGa0.5Zr0.1B6.5合金,Co含量的添加有助于整体磁性能和各向异性的增加,X=15时性能最好。当采用工艺：室温×0.09MPa×1h→820℃×0.025MPa×2.5h→820℃×高真空x0.5h处理时,其磁性能可达到：BH)m=254.64kJ/m3, Br=1.252T,jHc= 772.8kA/m, DOA=0.578。对于Nd12.5Fe68.9-XCo12GaXZr0.1B6.5合金,适当的Ga的添加对jHc、（BH）m和各向异性的提高有帮助,X=0.3时性能最好。当采用工艺：室温×0.09MPa×1h→820℃×0.035MPa×3h→830℃×低真空×0.25h→830℃×高真空×0.25h工艺处理时,其磁性能可达到：（BH）m=218.24kJ/m3, jHc=851.2kA/m, Br=1.217T, DOA=0.352。对于Nd10.5Dy2Fe69-XCo12NbXB6.5合金,Nb的添加对明显提高矫顽力,但是Br、（BH）m和各向异性也都有明显的降低,当X=1时矫顽力达到最大。当采用工艺：室温x0.09MPa×1h→820℃×0.035MPa×3h→820℃×低真空x0.5h时,其磁性能可达到：（BH）m=73.6kJ/m3, jHc=1229.6kA/m, Br=0.871T, DOA=0.053。对于Nd12.5-XGdXFe68.8Co12Ga0.2B6.5合金,Gd的加入整体降低磁性能,且不利于各向异性的形成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 磁性材料的发展
• 1.2 软磁材料发展
• 1.3 永磁材料
• 1.3.1 永磁材料简介及其发展
• 1.3.2 金属永磁材料
• 1.3.3 铁氧体永磁材料
• 1.3.4 稀土永磁材料
• 1.4 NdFeB系永磁材料的发展
• 1.5 NdFeB永磁材料的制备方法
• 1.5.1 热变形Nd-Fe-B
• 1.5.2 烧结Nd-Fe-B
• 1.5.3 粘结Nd-Fe-B
• 1.6 粘结NdFeB磁粉的制备方法
• 1.7 课题研究意义及目的
• 第二章 实验原理及方法
• 2.1 实验原理
• 2.1.1 物质磁性的起源及分类
• 2.1.2 矫顽力及其影响因素
• 2.1.3 NdFeB永磁材料的微观结构和性能
• 2.1.4 稀土永磁材料的磁性来源
• 2.1.5 添加元素的影响
• 2.1.6 HDDR工艺及其机理
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 成分设计及原料选择
• 2.2.2 工艺设计及磁粉制备
• 2.2.3 磁粉的测量及相分析
• 第三章 结果与分析
• 3.1 HDDR工艺处理过程中合金相的变化
• 3.2 合金元素对磁性能的影响
• 3.2.1 Co对磁性能的影响
• 3.2.2 Ga对磁性能的影响
• 3.2.3 Nb对磁性能的影响
• 3.2.4 Gd对磁性能的影响
• 3.3 HDDR工艺对磁性能的影响
• 3.3.1 吸氢歧化的低温阶段
• 3.3.2 吸氢歧化高温阶段
• 3.3.3 脱氢再复合阶段
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢