基于改进的d-HDDR各向异性NdFeB合金矫顽力机理研究

通过对磁粉磁化特性的研究、显微组织结构的观察分析以及矫顽力的理论计算,研究了改进的室温吸氢后“氢化-歧化-脱氢-再复合”(d-HDDR)各向异性Nd_(2)Fe_(14)B磁粉的矫顽力机理。结果表明,矫顽力来源于主相Nd_(2)Fe_(14)B晶粒或晶粒团的边界以及边界处富钕相对畴壁运动的钉扎,其中晶粒团边界处富钕相对畴壁的钉扎是矫顽力的决定性因素。此外,进行了验证性实验并得出了DR温度高于脱氢-再复合(HD)温度40℃时,磁粉的矫顽力较好,用回火热处理可以改善磁粉的矫顽力。

温压成形制备d-HDDR各向异性钕铁硼粘结磁体的研究

研究了d-HDDR各向异性NdFeB粘结磁体温压成形过程中粘结剂、润滑剂、成形压力对磁体磁性能的影响。通过温压机理的分析,发现温压工艺的温度主要决定于粘结剂体系的黏度、软化点和凝胶时间。添加适量的润滑剂,可减小粉末间及粉末与模壁间的摩擦力,有利于提高磁体的取向度。增加成形压力能明显提高磁体的密度,从而改善磁体的磁性能。采用合适的温压工艺,可获得取向度高(94%)、磁性能优异[BHmax=159.96 kJ/m3(20.17 MG-Oe)]的粘结钕铁硼永磁体。

d-HDDR各向异性NdFeB磁粉及其磁体在电机上的应用

本文着重介绍通过严格控制氧化—歧化—脱氢—再结合(d-HDDR)化学反应过程中的氢气压而得到的各向异性NdFeB磁粉。用此磁粉制备的压制成形粘结磁体最大磁能积高达199 kJ/m3(25MGOe),可稳定地用于150℃温度下。而注塑成形的粘结磁体最大磁能积为119 kJ/m3(15MGOe),显然,此类各向异性粘结磁体是供制备高性能电机的理想材料。

通过d-HDDR的确立开发高性能各向异性NdFeB磁粉

爱知制钢株式会社的本藏义信等详细研究了HDDR法中氢反应速度产生的影响,发现了不含Co的三元系NdFeB各向异性的出现条件。基于这个事实,作者们确立了立足于速度理论的HDDR法(以下称d-HDDR法)和处理条件。

d-HDDR工艺及合金元素Co对Nd_(12.5)Fe_(80.4-x)Co_xGa_(0.5)Zr_(0.1)B_(6.5)合金磁性能的影响

本文采用室温吸氢后"氢化一歧化一脱氢一再复合"(d-HDDR)工艺制备Nd12.5Fe80.4-xCoxGa0.5Zr0.1B6.5(x=0,4.0,8.0,12.0,15.0)各向异性永磁磁粉,研究了歧化氢压、歧化温度、再复合温度及合金元素Co的添加对Nd12.5Fe80.4-xCoxGa0.5Zr0.1B6.5合金磁性能的影响规律,并利用X射线衍射仪(XRD)对磁粉的微观结构进行了表征。结果表明,d-HDDR工艺制得的磁粉具有良好的磁性能,合金元素Co的添加可提高磁粉的磁性能。制得磁粉的典型性能为:Br=1.252T,jHc=768.7kA/m,(BH)max=253.4kJ/m3,DOA=0.58。

各向异性Nd_(12.5)Fe_(68.9-x)Co_(12)Ga_xZr_(0.1)B_(6.5)磁粉研究

采用d-HDDR(室温吸氢后"氢化—歧化—脱氢—再复合")工艺制备Nd12.5Fe68.9-xCo12GaxZr0.1B6.5(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7)永磁磁粉,研究了歧化氢压、脱氢再复合温度、脱氢再复合真空度及合金元素Ga对Nd12.5Fe68.9-xCo12GaxZr0.1B6.5合金磁性能的影响规律,利用X射线衍射仪(XRD)对磁粉的相结构进行表征。结果表明,d-HDDR工艺中,合金的相变过程为:Nd2(Fe,Co)14B+2H22NdH2+12α-(Fe,Co)+(Fe,Co)2B;0.03MPa的歧化氢压是NdFeB磁粉产生磁各向异性的关键,脱氢再复合阶段采用高温,低真空与高真空相结合的制度是NdFeB磁粉获得高各向异性的保证;添加Ga元素有益于提高磁粉的矫顽力和各向异性,其最佳添加量为0.3%(原子分数),Nd12.5Fe68.6Co12Ga0.3Zr0.1B6.5磁粉的典型性能为:(BH)max=218.3kJ/m3,Br=1.22T,jHc=751.2kA/m,DOA=0.52。

各向异性粘结磁体的开发及在永磁电机中的应用(一)

永磁电机的关键是磁体,电机的设计和性能随所使用的磁体而变化,目前绝大多数的永磁电机使用烧结铁氧体,用高性能烧结NdFeB磁体的仅占高端电机的一部分,主要原因是铁氧体和NdFeB两者间的价格差距太大。2003年日本爱知制钢向市场推出各向异性NdFeB磁粉制备的粘结磁体——MAGFINE,并配套地开发了批量生产辐射取向磁环的成型压机,专门开发了丰田汽车用的几种款式的电机,特别是用在最新的混合动力型汽车上,电机工作稳定,性能良好,人们最担心的工作温度稳定性问题也已解决。总之,此项工作的进展,在电机领域引起不小的轰动。首先介绍各向异性磁粉、粘结磁体的性能和工艺,然后着重介绍用MAGFINE磁环制备的几款电机,并将其与原来采用烧结铁氧体磁瓦或烧结NdFeB磁体的电机性能进行比较。

高性能各向异性NdFeB磁粉研究

研究了d-HDDR工艺中歧化氢压、脱氢再复合温度、脱氢再复合真空度及添加合金元素Co对Nd12.5Fe80.4-xCoxGa0.5Zr0.1B6.5(x=0,4,8,12,15,17,20)合金磁性能的影响规律.通过X射线衍射仪(XRD)对磁粉的相结构进行表征.结果表明:d-HDDR工艺中,合金的相变过程为:Nd2(Fe,Co)14B+2H2<=>2NdH2+12 a-(Fe,Co)+(Fe,Co)2B;低于0.025 MPa的歧化氢压是NdFeB磁粉产生磁各向异性的关键,脱氢再复合阶段采用高温,低真空与高真空相结合的制度是NdFeB磁粉获得高各向异性的保证;歧化氢压为0.025 MPa,脱氢再复合温度为840℃时,磁粉各向异性DOA值为0.74;添加合金元素Co有益于提高磁粉的矫顽力和各向异性,Co含量为15 at%(原子分数)时,经最佳处理工艺,合金获得较高综合磁性能:DOA=0.62,Br=1.27T,jHc=754.3 kA/m,(BH)m ax=245.7 kJ/m3.

Nd13Fe80．1-xTixB6．5Zr0.1Cu0.3永磁合金磁性能研究

HDDR(氢化-歧化-脱氢-再结合)工艺是制备各向异性Nd2Fe14B基磁粉的有效方法。主要研究了改进的d-HDDR工艺及添加合金元素Ti对Nd13Fe80.1-xTixB6.5Zr0.1Cu0.3(x=0、1.0、2.0)合金磁性能的影响规律。结果表明,d-HDDR工艺中吸氢氢压和歧化时间是促使材料产生磁各向异性的关键;合金元素Ti使NdFeB合金矫顽力显著提高,其作用主要体现在两方面:一方面是在晶界间形成低熔物,抑制晶粒长大、细化晶粒,改善富Nd相的组织结构,使富Nd相沿边界更加均匀地分布;另外,Ti元素使Nd2Fe14B晶界平直而清晰,主相晶粒表面各向异性提高,反磁化畴难以形核,从而使矫顽力提高,其最佳添加量为1.0%(原子分数)。成分为Nd13Fe79.1Ti1.0B6.5Zr0.1Cu0.3的2#合金经d-HDDR工艺处理,其最佳磁性能为:Br=1.39T;iHc=1006kA/m;(BH)max=169.66kJ/m3;DOA=0.797。

歧化氢压对Nd12．5Fe80．4-xCoxGa0.5Zr0.1B6．5各向异性HDDR磁粉性能的影响

主要研究了d—HDDR工艺及添加合金元素Co对Nd12．5Fe80.4--xCoxGa0.5Zr0.1B6．5（x=0、4、8、12、15）合金磁性能的影响规律。结果表明，氢压是HD—DR磁粉吸氢歧化产生磁各向异性的重要敏感因素，0．025MPa的歧化氢压对提高磁粉的各向异性具有最好的效果，磁能积达到：Br=1．252T，jHc=768．7kA／m，（BH）max=253．4kJ／m^3，DOA=0．58。（合金元素Co的添加有益于HDDR磁粉磁性能改善，在0～15％（原子分数），随着Co含量增加d—HDDR磁粉的磁能积逐渐增大。