AlCuFe纳米颗粒对钕铁硼磁性及抗腐蚀性的影响

为了提升烧结NdFeB的磁性能和耐腐蚀性,采用晶界掺杂Al_(65)Cu_(20)Fe_(15)纳米颗粒方法制备了高性能烧结NdFeB磁体,利用电化学工作站研究了掺杂磁体在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:Al_(65)Cu_(20)Fe_(15)纳米颗粒的掺杂可在磁体中形成低熔点相,提高晶界与主相的润湿性,抑制硬磁相之间的磁耦合,增强磁体的磁性能。当Al_(65)Cu_(20)Fe_(15)纳米颗粒的质量分数为0.4%时,磁体的磁性最大,矫顽力为978.1 kA/m,最大磁能积为270.3 kJ/m^(3),剩磁为1.208 T。与未掺杂磁体相比,掺杂0.4%Al_(65)Cu_(20)Fe_(15)纳米颗粒后磁体的腐蚀电位从-0.8816 V增至-0.7040 V,腐蚀电流密度从78.2929μA/cm^(2)减至33.2229μA/cm^(2),且高频容抗弧半径远大于未掺杂磁体,因而磁体的耐腐蚀性得到有效提升。

烧结NdFeB磁体表面Zn-Al/T8超疏水复合涂层的显微组织及耐蚀性

为提升烧结NdFeB磁体的耐蚀性,采用旋涂法和等离子体增强化学气相沉积技术在其表面制备Zn-Al/T8(2-全氟辛基乙基丙烯酸酯)超疏水复合涂层。结果表明,Zn-Al涂层主要由片层状的Zn和Al相组成,厚度大约为28μm。Zn-Al/T8复合涂层的接触角达到151.78°,而滚动角仅为5.13°,说明Zn-Al/T8复合涂层可提供一个超疏水表面。Zn-Al涂层和Zn-Al/T8复合涂层对烧结NdFeB的磁性能均无显著影响。Zn-Al涂层通过牺牲阳极来提高NdFeB磁体的耐蚀性,而Zn-Al/T8复合涂层通过超疏水表面进一步提升耐蚀性。Zn-Al/T8复合涂层较Zn-Al涂层具有更好的耐盐雾性能。Zn-Al/T8超疏水复合涂层是一种非常有前途的烧结NdFeB磁体保护涂层。

旋转式室温磁制冷机用永磁系统的设计与数值计算

选用NdFeB永磁体提供磁场以及高磁导率钢作为磁轭,设计旋转式室温磁制冷机用永磁系统,并利用有限元法计算磁场分布。设计的永磁系统可利用距离控制架调节NdFeB永磁体的位置,从而实现空间磁场范围内的连续可调。永磁系统中间部分由电机带动做定轴转动,以实现磁工质的励磁与退磁。利用COMSOL Multiphysics软件对磁工质所在位置的磁场进行数值计算。结果表明:距离L的减小导致磁感应强度的最大值B1增大,最小值B2减小,致使磁场强度范围变大,增强磁工质的磁热效应;当L为79 mm时,不同旋转角度α下,永磁系统所产生的磁场强度范围为32~1265 mT;并且,磁感应强度值的实测结果和计算结果吻合程度较好,差值在30 mT以内。

新型磁热效应直接测量仪的研制与性能测试

基于Halbach旋转原理,设计三种尺寸的中空圆柱形NdFeB永磁磁体。利用有限元法计算的结果表明,NdFeB永磁磁体中间空隙处可产生匀强磁场,磁感应强度分别为1.0 T、1.5 T和2.0 T,方向和主磁体的磁化方向相同。NdFeB永磁磁体中轴线上磁场分布的测试结果和计算结果相吻合,误差在5%以内。基于绝热温变的直接测量法,研制磁热效应直接测量仪。对典型磁热材Gd的测试结果表明,磁热效应直接测量仪可准确测量磁热材料的绝热温变,精度在0.2℃以内。该磁热效应直接测量仪对样品的形状要求较低,测量时间短,测试过程简便。

高性能烧结NdFeB永磁材料市场发展与低成本技术途径

烧结NdFeB永磁材料以其优异的磁性能在各领域获得了广泛应用。首先概括了烧结NdFeB永磁材料的应用领域,然后简要介绍了材料的生产工艺流程。在此基础上,重点阐述了烧结NdFeB永磁材料高性能化和低成本化的重要技术途径——重稀土晶界扩散工艺,详细介绍了各类晶界扩散方法及其优缺点。最后展望了高性能烧结NdFeB永磁市场发展趋势。

钕铁硼磁体表面双向脉冲电沉积Ni-Cr合金镀层工艺及耐腐蚀性能

钕铁硼(NdFeB)磁体材料在新能源汽车、风力发电等领域广泛应用。但是,磁体易被腐蚀,不利于应用产品的稳定性。本研究采用双向脉冲电沉积技术,考察了不同的脉冲参数(pH值、电流密度、正向占空比、Cr盐浓度)对Ni基镀层耐腐蚀性能和微观结构的影响。结果表明,在pH=4.5、电流密度为0.20 A/cm^(2)、正向占空比为60%、Cr盐含量为25 g/L的条件下,制备的Ni-Cr合金镀层具有优异的表面质量和良好的耐腐蚀性能,其电核转移电阻(R_(ct))值显著增至36990Ω·cm^(2),自腐蚀电位降至-707 mV,腐蚀电流密度仅为1.04×10^(-8)A/cm^(2)。本研究为提升NdFeB磁体的耐腐蚀性能提供了一种有效的方法及理论依据。

弱交变磁场辅助晶界扩散增强烧结钕铁硼磁体矫顽力

采用物理气相沉积工艺在商用N35级烧结钕铁硼磁体表面沉积0.3 wt%的镝金属,并在910℃的热处理过程中施加频率为50 Hz的弱磁场,研究了弱交变磁场辅助晶界扩散对磁体矫顽力的影响。磁性能测试显示,相比于原始磁体,常规扩散和0.3 T弱交变磁场辅助扩散的矫顽力分别增加了3.28 kOe和5.02 kOe。基于扫描电镜图像,使用ImageJ软件分析了扩散磁体中的粒径分布,发现与原始磁体的平均粒径相比,磁场辅助扩散过程中晶粒没有进一步长大,但常规扩散磁体的平均粒径却增长了约0.5μm。能量色散光谱仪线扫描结果显示,在距磁体镀镝表面400~1500μm范围内,磁场辅助扩散磁体的镝含量明显高于常规扩散。结果表明,弱交变磁场辅助晶界扩散能够有效抑制晶粒长大和增加镝元素沿晶界扩散的深度;磁体矫顽力的提升应归因于这些效应的叠加。实验结果为进一步优化烧结钕铁硼磁体晶界扩散工艺提供了新方案。

DyF_(3)对三明治结构热变形NdFeB磁体温度稳定性和耐腐蚀性能的影响

为了提高热变形NdFeB磁体的热稳定性和耐腐蚀性能,设计了一种添加DyF_(3)的三明治结构热变形磁体。通过对磁体上下端添加不同含量DyF_(3)粉末,调控磁体上下端晶界相的相组成、结构及成分,提高磁体的耐腐蚀性能,另一方面Dy元素部分扩散进入主相,形成了(Nd,Dy)_(2)Fe_(14)B相提高磁体磁晶各向异性场,优化热变形磁体的温度稳定性。利用脉冲磁场磁强计测试三明治结构热变形磁体的磁性能,得到高达2.16 T的矫顽力。利用电化学工作站测试三明治结构热变形磁体的极化曲线,其腐蚀电流速率较基体降低一个数量极。失重实验测试168 h后,近表面添加5%(质量分数)DyF_(3)的三明治结构热变形磁体单位表面积失重(0.061 mg·cm^(-2))远低于基体单位表面积失重(1.172 mg·cm^(-2))。微观结构分析表明,富Nd相和F元素、O元素和Dy元素分别生成NdF_(3)和Dy_(2)O_(3)化合物。XRD分析表明三明治结构热变形磁体上下端添加DyF3后织构会变差。该研究为提高热变形NdFeB磁体的温度稳定性和耐腐蚀性提供了一个新思路。

磁场对钕铁硼表面电沉积Ni镀层性能的影响

目的研究不同磁场参数对钕铁硼表面电沉积Ni镀层性能的影响。方法以烧结钕铁硼(NdFeB)为基体,采用磁场辅助电沉积方法在其表面镀覆Ni层。利用扫描电镜(SEM)、EDS能谱仪、X射线衍射仪(XRD)分析镀层的表面形貌、元素组成和微观结构,通过电化学工作站对Ni镀层进行耐蚀性能研究。结果施加磁场能显著改善镀层的表面形貌,表面镀层形貌更加均匀致密;试样的耐蚀性显著提高,在平行磁场方向下,当磁场强度为0.07 T时电沉积30 min,所得Ni镀层自腐蚀电位(E_(corr))为–0.193 V,自腐蚀电流密度(J_(corr))为8.305×10^(–7)A·cm^(–2),阻抗值达到3.882×10^(4)Ω·cm^(2),耐蚀性最好。结论施加磁场后,镀层性能得到改善,平行磁场作用下Ni镀层更加均匀细致,其耐蚀性最优,垂直磁场次之,均优于无磁场作用下制备的Ni镀层。

晶界添加Pr-Cu合金纳米粉对烧结NdFeB磁性能及耐腐蚀性能的影响

为了提升Nd FeB磁体的磁性能及耐腐蚀性能,首先用等离子体直流电弧法得到Pr-Cu合金纳米粉,再用双元合金法即晶界添加Pr-Cu合金纳米粉得到高性能烧结NdFeB磁体。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)和电化学工作站、恒温恒湿箱表征了磁体微观结构、磁性能及耐腐蚀性能。结果表明,添加质量分数0.6%Pr-Cu合金纳米粉时,磁体的矫顽力由959.1 kA/m增加到1 080.5 kA/m,提高了12.6%;剩磁则由1.24 T下降至1.13 T,下降了9.1%。此外,磁体的耐腐蚀性能明显提高,磁体的腐蚀电流密度由62.0m A/cm^(2)下降至22.0m A/cm^(2);在0.2MPa、120℃、100%相对湿度下进行失重腐蚀实验96h后磁体的质量损失为4.5mg/cm^(2),仅为未添加时的26.5%。适量添加Pr-Cu合金纳米粉改善烧结NdFeB磁体的性能是可行的。

钕铁硼磁材多线切割机的设计与应用

文章根据3C消费电子行业对钕铁硼磁材的加工需求,设计制造了一台可以将钕铁硼磁材加工成片厚低于1 mm薄片的多线切割机。首先介绍多线切割机加工钕铁硼磁材的精度要求和多线切割机的整体设计方案,然后对其关键部件(包括进刀组件、主辊组件、排线组件等结构)与功能进行设计,最后对整机的工作原理与该多线切割机的优势进行介绍,为钕铁硼磁材切片领域的机床设计提供了参考。

晶界扩散中Tb对烧结NdFeB磁体微观组织和磁性能的影响

通过晶界扩散技术提升烧结钕铁硼(NdFeB)磁体矫顽力的方法已获得广泛应用,为了研究重稀土磁粉对磁体综合磁性能的影响,本文采用喷涂扩散的方法将重稀土Tb含量为6.0%(质量分数)的磁粉作为复合扩散源的一部分进行晶界扩散并制备了高性能烧结NdFeB磁体。结果表明,当主扩散源占比为60%(质量分数)时,Nd_(40)Tb_(60)对应扩散磁体的矫顽力最高达到21.52 kOe,矫顽力增幅明显。经过微观组织结构和XRD表征分析,重稀土元素Tb沿晶界相扩散进入磁体内部的同时发生了晶格取代反应,可在晶粒表层生成磁晶各向异性场更强的(Nd,Dy/Tb)_(2)Fe_(14)B硬磁相,显著增强了磁体矫顽力。当主扩散源占比为20%、40%和80%(质量分数)时,Nd_(80)Tb_(20),Nd_(60)Tb_(40)和Nd_(20)Tb_(80)对应扩散磁体的矫顽力增幅较小,其中Nd_(80)Tb_(20)扩散磁体的矫顽力为19.60 kOe。

新型材料结构无轴承永磁电机输出特性影响分析

针对目前大部分无轴承永磁电机的转子材料和结构性能较差导致电机输出特性不优的问题,本文提出了一种新型的无轴承永磁电机转子材料与转子组合。一方面,研究不同材料(铁氧体、铝镍钴、稀土钕铁硼)对转矩密度、功率密度、效率等方面的影响,确定出能使电机性能最优的材料。另一方面,设计了一种新型的永磁转子结构,并采用ANSYS对包括永磁转子结构在内的三种结构进行电磁有限元分析。结果表明,本文设计的新型材料、结构可以显著提高无轴承永磁电机的悬浮性能,新型Halbach阵列转子结构性能最优,且进一步提高了工作效率和永磁体利用率,这为无轴承永磁电机的结构优化和性能提升提供了空间。

氮化钛镀层和镍镀层钕铁硼磁环的生物相容性实验研究

目的:通过体内外实验评价氮化钛镀层和镍镀层表面改性后的钕铁硼磁环的生物相容性,为血管磁吻合装置的表面改性方法提供参考。方法:各取3个氮化钛镀层和镍镀层钕铁硼磁环,采用视频光学接触角测量仪测试其接触角;将氮化钛镀层和镍镀层钕铁硼磁环分别植入SD大鼠肌肉和腹腔组织内,3个月后获取磁环周围组织进行HE和Masson染色,以SD大鼠正常肌肉组织及大网膜病理切片为对照进行组织学观察;采用体外溶血实验以及血小板黏附实验比较氮化钛镀层和镍镀层钕铁硼磁环的溶血率和血小板黏附情况。结果:氮化钛镀层和镍镀层磁环的接触角均大于90°,均表现出疏水特性;2种镀层磁环在SD大鼠体内留置3个月后,磁环周围的肌肉组织和腹膜组织未见明显炎症细胞浸润及组织异物反应;氮化钛镀层和镍镀层磁环的溶血率分别为0.23%和0.84%,氮化钛镀层磁环的溶血率优于镍镀层磁环;镍镀层磁环表面的血小板聚集量明显多于氮化钛镀层磁环,且血小板伪足生长也更为明显。结论:氮化钛镀层钕铁硼磁环生物相容性优于镍镀层钕铁硼磁环,氮化钛镀层更适合用于血管磁吻合装置的表面改性。

磁粉并用对磁性丁腈橡胶胶料性能的影响

以铁氧体磁粉和钕铁硼(NdFeB)磁粉为磁性填料制备磁性丁腈橡胶(NBR)胶料,研究两种磁粉单用和并用对胶料性能的影响。结果表明,两种磁粉单用时,采用NdFeB磁粉制备的磁性NBR胶料的磁性能更优异。两种磁粉并用时,随着NdFeB磁粉用量的增大,胶料的硬度增大,拉伸强度和撕裂强度先增大后减小,在铁氧体磁粉/NdFeB磁粉并用比为700/10时达到最大;胶料的剩余磁感应强度和最大磁能积先增大后减小,在铁氧体磁粉/NdFeB磁粉并用比为700/30时最大,分别为0.197 T和7.3 kJ·m^(-3)。

晶界扩散Tb对烧结NdFeB磁体耐蚀性的影响

为实现重稀土金属资源的均衡开发利用以及降低磁体的制造成本,晶界扩散技术被应用于提高烧结钕铁硼磁体的矫顽力,但晶界扩散Tb对磁体耐腐蚀性能的影响有待于进一步研究。采用磁控溅射方法在NdFeB磁体表面沉积一层Tb镀层,经过晶界扩散热处理后制备出(Tb,Nd)FeB磁体。对NdFeB磁体和(Tb,Nd)FeB磁体的微观结构、磁性能和耐蚀性能进行比较研究。结果表明:与NdFeB磁体相比,(Tb,Nd)FeB磁体的内禀矫顽力Hcj得到显著提升。但是,(Tb,Nd)FeB磁体具有更宽的晶界相,且晶界相连续分布在主相晶粒周围,形成了磁体的腐蚀通道,当磁体处于腐蚀性环境中,更易引起磁体的腐蚀。因此,晶界扩散在提高磁体矫顽力的同时,降低了NdFeB磁体的耐腐蚀性能。

钕铁硼磁材二次废料制备高纯硫酸亚铁

钕铁硼磁材废料经回收稀土后产生大量的二次废料,针对该废料含铁量高的特点,对废料中的铁元素提取进行了相关研究,铁元素以硫酸亚铁产品形式回收。酸浸提铁阶段考察了酸浓度、浸提温度、反应时间、液固比(酸体积/废渣质量)、浸取次数等因素对铁离子浸出效果的影响,通过单因素实验得到较优的酸浸工艺参数:硫酸浓度6 mol/L、浸提温度80℃、反应时间120 min、液固比4∶1(mL/g)和浸取次数2次,在此条件下铁的浸出率约为97.8%。还原阶段考察了温度、反应时间及废铁屑过量系数等因素对Fe^(3+)转化为Fe^(2+)效果的影响,得到较优的还原工艺参数:还原温度为80℃、反应时间为120 min和废铁屑过量系数为1.2,在此优化条件下,Fe^(3+)转化为Fe^(2+)的转化率约为97.69%。最终采用浓缩、冷却结晶、重结晶的方法制得硫酸亚铁产品,产品纯度99.92%。

基于磁外科理念的永磁旋转磁场发生器的研制

目的设计基于磁外科理念的钕铁硼永磁旋转磁场发生器,以方便探索旋转磁场生物学效应相关研究。方法首先,确定该发生器采用一体机身控制器、驱动器、伺服电机、行星减速机、A3钢转盘以及单级对磁铁方案;其次,对各元器件进行设计选型;最后,通过对电机扭矩、转动惯量进行校核计算验证该方案的可行性,并使用COMSOL软件进行了磁场分布、PC板罩上表面区域内磁通密度模最大值仿真。结果进行实物搭建,设备运行正常,实测PC板罩上表面区域内磁通密度模最大值与COMSOL仿真值得平均误差为4.1 mT,均方根误差为6.1 mT,表明计算仿真结果与实际结果基本一致。结论此方案集成度高,空间尺寸小,能实现无极调速,操作方便简单,磁性高、可移动、造价低,可广泛用于磁外科研究领域旋转磁场的生物学效应相关研究。

NdFeB磁体表面环保型Zn-Al涂层的盐雾腐蚀行为

目的 研究NdFeB磁体表面环保型Zn-Al涂层在盐雾环境中的腐蚀行为。方法 采用SEM、XRD、EDS、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱等对Zn-Al涂层的形貌、物相、成分结构进行分析。通过电化学曲线探究Zn-Al涂层在盐雾环境中的腐蚀机理。结果 在NdFeB磁体表面制备的环保型Zn-Al涂层的耐盐雾腐蚀时间不少于1 000 h。在盐雾腐蚀环境中,Zn-Al涂层表面逐渐被白锈覆盖,失去金属光泽,腐蚀至1 126 h时,Zn-Al涂层表面出现红色锈点,涂层微观组织呈蜂窝状结构,并出现微裂纹。腐蚀产物由Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)·H_(2)O、Al_(9)SiAl_(12)(OH)_(18)(AlO_(4))(Si_(5)O_(16))Cl、Fe_(2)O_(3)和极少量的Zn、Al组成。腐蚀前期,Zn-Al涂层表面的钝化膜、硅烷膜起保护作用;随腐蚀进行,膜层破坏暴露出片状金属粉,金属粉活化,涂层发挥牺牲阳极保护作用;腐蚀后期,腐蚀介质通过涂层微裂纹穿透涂层至磁体,涂层牺牲阳极的保护作用和物理屏蔽保护作用显著减弱,直至失效。结论 环保型Zn-Al涂层可显著提高NdFeB磁体的耐中性盐雾腐蚀性能。

超重力强化金属铋提取废旧钕铁硼中稀土元素

钕铁硼是应用最广泛的永磁材料,每年会产生大量达到使用年限的废旧钕铁硼。这些废料中含有20%~30%稀土元素,是宝贵的二次资源。文中以金属铋为提取剂,通过火法熔炼回收废旧钕铁硼中的稀土元素,并利用高温超重力技术将过量的铋分离,用于循环使用。考察了熔炼过程中铋废质量比对稀土提取效率的影响,以及超重力离心过程中温度和重力系数对铋的回收率的影响。结果表明,在铋废质量比大于1∶1时,铋相与铁相分层效果较好,废旧钕铁硼中的稀土元素几乎全部进入铋相中;在较优分离条件:T=500℃、G=1 000下,稀土回收率达99.8%,铋的回收率达72.7%。该工艺的成功开发为废旧钕铁硼中稀土元素回收利用开辟了一条新途径。