Nd-Fe-B稀土合金烧结组织矫顽力研究【文献综述】.doc

文献综述 应用化学 Nd-Fe-B稀土合金烧结组织矫顽力研究 NdFeB稀土永磁材料自1983年问世以来，通过对其磁性主相结构、晶体学特性、制备工艺和使用特性等方面的广泛研究，磁体的磁能积（BH）m得到了大幅度的提高[1]。其中实验室制备的磁体从1983年发明时的286.5kj/m3提高到目前的445.6 kj/m3，工业生产的商品磁体从1984年的278.5 kj/m3提高到目前的400 kj/m3.而理论计算结果表明，NdFeB永磁材料最大磁能积理论计算值为512 kj/m3。综合相关方面的实验和理论研究结果，可知目前NdFeB永磁材料的实验室研究最大磁能积和工业大量生产的最大磁能积已分别达到理论计算值的87%和77%。由于NdFeB具有优异的磁性能，NdFeB永磁材料已经被广泛应用于信息、通信和节能等高科技领域：如计算机硬盘音圈电机（VCM）及外围设备、各种电动机、发电机、核磁共振诊断装置（MRI）、音响器材、家用电器和仪器仪表等行业。并且实现了器件的小型化、轻型化、低噪音化。 烧结NdFeB磁材是我国稀土永磁材料发展的主流，近十年来其产量年均增长达到44％（同期世界增长为28.5%）。目前已经有人在这些方面展开了深入研究来进一步提高磁性能,如日本Yoshizawa等人从晶粒粒度入手,以非晶晶化法制得具有超高磁性能的钕铁硼永磁性；也有人用氢化—歧化—分解—再化合法制得纳米晶钕铁硼合金以及一些针对添加元素及改善含氧量方面的研究。这些研究取得了可喜的进展，材料的磁性能方面有了显著的提高。然而，这些研究都着眼于理论研究，而且处理成本太高，商品化生产很困难[11]。 NdFeB磁体的性能不仅和磁体的成分有关，而且还受到微观结构的显著影响。永磁材料的磁性能参数主要有磁通量、磁通密度、剩磁、磁场强度及矫顽力。其中，矫顽力是永磁材料的主要特性，NdFeB合金矫顽力机理的研究有助于人们更清楚地了解材料的磁化及反磁化过程，丰富和发展宏观磁化理论，提高和改进材料的矫顽力及其温度稳定性，为开发具有更高性能的新型永磁材料提供理论依据和方向性指导。由于三元钕铁硼合金的磁通可逆变化较大，随温度的升高矫顽力迅速下降，而矫顽力的降低使磁体在较高温度下的磁通不可逆损失增大，抗外场干扰力大大降低，提高烧结钕铁硼的矫顽力是提高其高温工作稳定性的有效途径之一。 目前烧结钕铁硼永磁体矫顽力理论主要是形核理论和钉扎理论[6]，前者认为钕铁硼磁体的矫顽力是由晶粒边界软磁性缺陷区域反磁化成核场来决定的，成核场高,则磁体的矫顽力就高，反之，磁体的矫顽力会较低；钉扎理论认为晶粒的边界对畴壁有强烈的钉扎作用，晶粒边界处的富Nd相薄层具有吸引畴壁的作用，从而成为畴壁运动的钉扎部位，晶界、空位、位错等金属的缺陷是畴壁很强的钉扎中心，它们的存在将限制畴壁的位移，从而提高磁体的矫顽力。 富Nd相是Nd-Fe-B磁体中的一个重要的相，其结构和成分随磁体合金的成分、工艺而变化，富Nd相的存在是大块Nd-Fe-B磁体具有高矫顽力的重要原因。若主相晶粒周围被非磁性的富Nd相包围，则磁体在磁化或反磁化过程中，磁体内部腾壁的移动便只限于一个晶粒内进行，在宏观上表现为磁体较难被磁化或反磁化，Nd-Fe-B磁体的矫顽力就较高。 矫顽力是对热处理非常敏感的参量[7]，NdFeB合金通过热处理, 矫顽力常常会有显著的提高。但是, 不同的热处理条件对磁性能的影响是不一样的。 二级回火处理工艺：就是将烧结冷却后的永磁体坯料在真空炉加热室内先升温至第一级回火温度，保温结束后将坯料送至真空炉冷却室充入惰性气体气淬冷却，然后再将坯料送至加热室升温至第二级回火温度，保温结束后仍将坯料送至冷却室进行气淬冷却。 文献评述： 决定烧结NdFeB系永磁体矫顽力的因素有磁晶晶粒各向异性场、散磁场、边界显微结构、晶粒大小和晶粒错取向。所以如何控制烧结NdFeB合金的制备工艺以获得理想的显微组织就显得十分重要，在边界结构中富钕相的均匀存在有效地阻止了晶粒之间耦合作用的产生，使主相晶粒晶界变得光滑而无缺陷，同时也阻止了反磁化畴的形核和长大，因此，边界结构中富钕相的存在和分布对矫顽力起决定性的作用。回火技术可以增加磁体中主相的体积分数，可以改善富Nd相的成分和分布,使其接近共晶富Nd相的成分，同时减少颗粒状富Nd相，增加沿晶界分布薄层状富钕相的数量。二级回火温度对磁体的内禀矫顽力Hcj有显著的影响，但对剩磁Br和最大磁能积(BH)max影响很小。 与其他提高磁性能的方法相比，热处理是一种简单而有效的方法，对不同热处理下工艺制备的NdFeB磁体，其表现出的显微组织和磁性能的变化也有所不同，所以有必要寻求最佳工艺条件，最大限度的提高其磁体矫顽力，获得最佳磁性能。 主要参考文献： 宋后定，常用永磁材料及其应用