第三章、稀土永磁材料.ppt

第三章、稀土永磁材料的制备技术 稀土永磁材料的制备：熔炼、浇铸机械合 金化等 熔炼技术： 合金化或控制合金的结晶组织或制粉： 浇铸/机械合金化/熔体快淬法/气体雾化法/高频震荡雾化法 第一节、真空感应熔炼制备稀土磁性材料 真空感应熔炼原理 真空感应熔炼：利用电磁感应在金属炉料内产生涡电流，从而加热炉料并获得足够高的温度，使炉内多种金属或合金原料熔化，在熔融状态下通过原子扩散形成所需合金的过程 一、真空感应电炉设备 型号：ZG-0.01,ZG-0,025,ZG-0.05 1、电源输入系统 通常电源功率：300~500kw/t 电源频率的选择：以熔池能得到充分的搅拌为依据 中小炉子的电源频率：1~4KHZ 2、真空系统 真空感应系统的选择依据： 3、炉体 炉体结构：熔炼室、装料系统及辅助设备 1、交变电流产生交变磁场 交变电流通过螺旋形感应线圈 线圈所包围的空间和四周产生交变磁场 一部分磁力线穿透金属炉料，一部分穿透坩埚。 2、交变磁场产生感应电流 感应电动势： 3、感应电流转化成热能 三、感应电炉的熔化特点 1、感应电流的分布特征 符合“集肤效应、邻近效应、圆环效应”，坩埚式感应电 流分布是这几种效应的综合。 集肤效应：交变电流通过导体时，电流密度由表面向 中心依次减弱，即电流有趋向表面的现象。 邻近效应：感应线圈中的交变电流与炉料导体中感应 电流的方向相反，在相互影响下使两导体中的电流在临近侧 面处聚集。 圆环效应：感应电流的最大电流密度出现在线圈导体 的内侧。 2、炉料的最佳尺寸范围 穿透深度：当电磁波从导体表面向内部传播时，经过距离d后，其值衰减到表面值的1/e，这段距离称为导体的穿透深度。 d∝1/ 通常炉料直径d=3-6倍的穿透深度。 最佳炉料尺寸与电流频率的关系。 3、坩埚内的温度分布及布料原则 温度分布图： 1-中温区 3-高温区 2、4-低温区 合理的布料原则：考虑料块尺寸及熔点与坩埚内温度分布相 适应 4、感应熔炼的电磁搅拌作用 电磁搅拌：感应电炉熔炼时，导电熔体在电磁 力的作用下处于不断搅拌中，这种现象称为电磁搅 拌。 形成原因： 图：感应炉坩埚内熔体的运动 电磁搅拌优点：有利于合金快速熔化和原子的扩散， 有利于熔体化学成分、温度的均匀和熔体的夹杂物上浮。 形成“驼峰”高度： H∝电磁力∝1/ 增强电磁搅拌方法： a、中频感应炉：H感应器H熔体 b、大容量电炉：增设辅助电源搅拌 四、真空熔炼过程的特点 大气条件下冶金缺点：a、金属易于氧化 b、金属熔池与空气作用 c、大气条件下抑制了有害元素的挥发 1、合金元素控制 稀土永磁合金在惰性气氛下熔炼过程： 装料 密封 抽真空 充氩气 升温 熔炼 浇铸 氩气保护的作用： a、隔断了氮气氧气等危险气体的进入。 b、减少了合金元素的挥发损失。 c、可不必使用高真空系统，缩短了抽真空的持续时间。 元素控制因素及机理： （1）、能严格控制合金中活泼元素，保证了合金的性能、质量及稳定性。 （2）、充氩气条件下，可有效减少合金的挥发损失。 2、 真空脱气 主要是去除合金中的H、N 氢、氮在合金中的溶解度： 3、夹杂物的防止 夹杂物：熔炼时，由于熔池表面低压条件和电磁搅拌力的作用 非金属杂质上浮 熔池表面形成一层膜，通称氧化膜。 夹杂物的防止： （1）减少污染源 （2）炉料应进行化学定量分析，以控制有害杂质含量，并经表面清理才能使用。 （3）控制炉子到预定的真空度和漏气速度、提高氩气纯度。 4、真空坩埚反应 熔炼条件下坩埚材料