烧结永磁体制造过程中的晶粒取向评价技术.pdf

烧结永磁体制造过程中的晶粒取向评价技术 ’ 马昌贵编译 一 (西南应用磁学研究所 四川绵阳‘621000) 1前言 采用粉末冶金工艺制造钕铁硼系或铁氧体系烧结永磁体，为了得到高的剩余磁通密度 (B，)，必须尽可能使构成烧结体的晶粒的易磁化轴朝着一个方向取向。人们把这步操作 取向为“定向”；定向使易磁化轴取向达到一致的程度，叫做“定向度”。在钕铁硼和铁氧 体系烧结磁体的工业大生产中，定向操作采用专门给料粉施加磁场来完成。从事烧结永磁 体开发的研究人员，_般对定向技术给予了极大的关注。这正是因为在用同一料粉作原料 时，制得烧结磁体晶粒的定向度越高，就越能够获得高的B，。 烧结永磁体的制造工艺，包括原料合金的熔炼，粉碎，料粉在磁场中成型，烧结等一 连串的工序。在这些工序中，磁场中成型是最重要的一道程序，它决定着烧结体的定向度。 为了提高定向度，研究人员花了许多工夫，提出了多种磁场中成型技术。此外，运用计算 机模拟，分析在磁场中成型时粉末粒子的动态，也做了很多尝试。最近，在这方面取得了 显著的进展。 一 不过，从磁场中成型到最终制成烧结永磁体产品，这个过程也包括多道工序，因此， 从定向的观点出发，正确把握各道工序中产生的现象，才不会看错开发的方向。 成型两个步骤，通过磁性测量和对粉末形态的直接观察，弄清了粉末在每个步骤中的动态。 另外，他们发现，在烧结成型件的过程中定向度也会变化。根据这些知识他们认为，若使 各道工序中的制造条件优化，就能够提高最终产品—二烧结永磁体的定向度。 下面，介绍Maki钯等人的研究成果。 2加磁场时磁粉粒子的取向情况 2．1 用磁化测量分析磁场中晶粒的取向过程 用于钕铁硼系和铁氧体系烧结永磁体成型的粉料，主要由具有结晶磁各向异性的强磁 性相单晶构成，粉末粒子的磁矩被强制限定在结晶易磁化轴方向。因此，若测定粉末集合 体具有磁化强度的外加磁场方向的分量，这个测量值就可以看作是料粉集合体晶体定向度 高低的标准。根据上述原理，Makita等人用振动样品磁强计(VSM)，测定封入试样夹具 中的粉料的磁化曲线，运用这种简便方法，分析了粉料的取向情况。 图l中的曲线a是粉末在试样夹具中可以自由移动状态下，测得钕铁硼系烧结永磁体 粉料的磁化曲线之一例。粉末在试样夹具中的填充率为13v01％。从图中可见，在较低的 磁场中磁化曲线急剧上升，其后，几乎达到饱和。图中的曲线b系在不加磁场的情况下， 溶化石腊，将同种粉料固定，在使粉末粒子既不移动也不转动的状态下测定的磁化曲线， 作为比较的例子。与曲线a相比，b磁化曲线上升较缓慢。认为，曲线a和b的磁化之差， 可代表由粉末粒子转动，即取向提高磁化的程度。 从图l接近零点的部分来看，当磁场超过某个临界值时，曲线a和b便会重合。这说 明，曲线a试样中的粉料在临界值以下的磁场中完全不发生转动，从磁场超过临界值起才 开始旋转。这时，把这种磁场的临界值取名为H似。磁场未超过H似值、粉末粒子不发生 转动的原因，认为是在H删以下的磁场中，粉末粒子变成为多畴粒子，故转矩不起作用。 采用同样的方法测量永磁铁氧体粉末的磁化曲线，图2中给出了测量结果。和钕铁硼 系粉料的情况一样，在超过H∞。的磁场中，曲线a和b分离。 图l Nd．Fe．B磁粉的起始磁化曲线：(a) 图2锶铁氧体粉的起始磁化曲线。符 磁粉未固定；(b)不加磁场，用石蜡固定。 号同图I ． ， 一。 H0。——粉末粒子开始转动的磁场 图3是改变试样夹具中粉末的填充率测得的磁 化曲线。可见，粉末的填充率越高，。磁化曲线上 升越缓慢。这意味着，填充率增高后，受粉末粒子 间摩擦的影响，粒子的转动困难。特别是当粉末填 充率达到40voi％以上时，定向度的下降十分显著。 另外，从曲线的一部分可看到特有的阶梯状。认为， 这是由于压制使粉末粒子群变成了一块，从而引起 转动。 2．2粉料在