粘结Nd-Fe-B永磁材料制造原理与技术

第1章永磁材料与粘结稀土永磁材料 1

1.1磁学与磁性材料 2

1.1.1磁性的基本概念与基本磁学量 2

1.1.2交换作用、自发磁化与强磁性 4

1.1.3物质的磁性与分类 4

1.1.4磁学与磁性材料的发展梗概 5

1.1.5磁性功能材料的分类 7

1.2技术磁化理论简介 7

1.2.1磁体中的磁自由能 8

1.2.2磁畴结构 9

1.2.3技术磁化与反磁化过程 10

1.3永磁材料的技术磁参量 13

1.3.1饱和磁化强度Ms 13

1.3.2居里温度Tc 13

1.3.3各向异性场HA 13

1.3.4剩磁Br 14

1.3.5矫顽力Hc 14

1.3.6最大磁能积(BH)m 14

1.3.7工作点与负载线 15

1.3.8回复磁导率 15

1.3.9J-H退磁曲线上弯曲点Hk和方形度 16

1.3.10永磁材料的稳定性 16

1.3.11永磁材料的力学性能 17

1.3.12磁学与磁性材料的常用单位制 17

1.4永磁材料与稀土永磁材料 18

1.4.1永磁材料的发展与种类 18

1.4.2稀土永磁 20

1.5粘结永磁材料的性能特点与发展 22

1.5.1粘结永磁材料的特点 23

1.5.2粘结磁体的发展简史 23

1.5.3纳米复合永磁材料的分类 24

1.5.4粘结Nd-Fe-B磁体的应用 26

参考文献 27

第2章粘结Nd-Fe-B永磁材料的设计 30

2.1粘结磁体组分设计 30

2.1.1压缩成型粘结磁体的组分设计 31

2.1.2注射成型磁体的组分设计 32

2.2磁体磁性能设计 33

2.2.1剩磁 34

2.2.2矫顽力 35

2.3磁体的温度稳定性 35

2.4磁体耐蚀性 36

2.4.1粘结Nd-Fe-B的耐蚀性能 36

2.4.2腐蚀对粘结Nd-Fe-B磁体的磁性影响 36

2.4.3改善粘结Nd-Fe-B磁体抗蚀性的途径 36

2.5磁体力学性能 37

2.6粘结Nd-Fe-B磁体的设计流程 38

参考文献 39

第3章粘结Nd-Fe-B磁粉的物理基础与类型 40

3.1粘结Nd-Fe-B磁粉的物理基础 40

3.1.1单相软磁材料的交换耦合相互作用与有效各向异性:Herzer理论 41

3.1.2永磁体的晶粒尺寸效应 41

3.1.3双相纳米交换耦合永磁的模型与理论 43

3.2快淬Nd-Fe-B磁粉 46

3.2.1快淬Nd-Fe-B磁粉的制备 46

3.2.2快淬Nd-Fe-B磁粉的类型 47

3.2.3影响快淬Nd-Fe-B磁粉性能的因素 50

3.3机械合金化磁粉 58

3.4雾化磁粉 60

3.5HDDR磁粉 62

3.5.1Nd-Fe-B的HDDR相变 62

3.5.2HDDR的工艺类型 63

3.5.3HDDRNd-Fe-B磁粉的特点 66

3.6机械破碎磁粉 67

参考文献 68

第4章快淬纳米复合Nd2Fe14B/?-Fe(Fe3B)永磁粉 75

4.1 Ti对纳米复合Nd9.4Fe79.6B11永磁合金结构和磁性能的影响 75

4.1.1 Ti对合金室温磁性能的影响 75

4.1.2 Ti对合金相组成的影响 76

4.1.3 Ti对合金晶化行为的影响 79

4.1.4 Ti对合金显微结构的影响 80

4.1.5 Ti对交换耦合强度的影响 81

4.1.6 Ti元素的作用机理 82

4.2 C对Nd9.4Fe75.6Ti4B11永磁合金结构和磁性能的影响 83

4.2.1 C对合金室温磁性能的影响 84

4.2.2 C对合金相组成的影响 85

4.2.3 C对合金晶化行为的影响 86

4.2.4 C对合金显微结构的影响 86

4.2.5 C对交换耦合强度的影响 87

4.2.6 C元素的作用机理 88

4.2.7 Ti和C添加合金微结构的形成机理 89

4.3 Ti和C添加前后合金的晶化动力学研究 90

4.4 Nb和C添加对纳米复合Nd9.4Fe79.6B11永磁合金晶化方式、显微结构和磁性能的影响 94

4.4.1 Nb和C添加对合金室温磁性能的影响 95

4.4.2 Nb和C添加对合金相组成的影响 96

4.4.3 Nb和C添加对合金晶化方式的影响 97

4.4.4 Nb和C添加对合金显微结构的影响 98

4.4.5 Nb和C添加对合金交换耦合强度的影响 99

4.5 Zr和C联合添加对纳米复合Nd9.4Fe79.6B11永磁合金晶化方式、结构和磁性能的影响 100

4.5.1 Zr和C添加对合金室温磁性能的影响 100

4.5.2 Zr和C添加对合金相组成的影响 101

4.5.3 Zr和C添加对合金晶化方式的影响 101

4.5.4 Zr和C添加对合金显微结构的影响 102

4.6 Cr与C联合添加对纳米复合Nd9.4Fe79.6B11永磁合金结构和磁性能的影响 103

4.6.1 Cr与C添加对合金室温磁性能的影响 103

4.6.2 Cr与C添加对合金相组成的影响 104

4.6.3 Cr与C添加对合金显微结构的影响 105

4.7合金成分对纳米复合Nd-Fe-B-Ti-C永磁合金结构和磁性能的影响 106

4.7.1 Nd含量对纳米复合NdxFe85－xTi4B10.5C0.5(x＝7.8,8.2,8.6,9.0,9.4)永磁合金结构和磁性能的影响 106

4.72 B含量对纳米复合Nd9Fe86.5－xTi4BxC0.5 (x＝8.5,9.0,9.5,10.0,10.5,11.0)永磁合金结构和磁性能的影响研究 110

4.7 Pr部分取代Nd对纳米复合(Nd1－XPrx)9.4Fe75.6Ti4B10.5C0.5(X＝0~1)永磁合金结构和磁性能的影响 113

4.8纳米复合Nd2Fe14B/?-Fe(Fe3B)永磁合金的磁化和反磁化行为 119

4.8.1纳米复合永磁合金的矫顽力理论研究现状 119

4.8.2纳米复合永磁合金的起始磁化过程 121

4.8.3纳米复合永磁合金矫顽力与磁化场的关系 123

4.8.4纳米复合永磁合金的回复曲线 125

4.8.5纳米复合永磁合金退磁曲线的可逆与不可逆行为 127

4.8.6Ti和C添加后合金高矫顽力的来源 130

4.9粘结用纳米复合Nd2Fe14B/α-Fe(Fe3B)永磁粉 130

4.9.1制备工艺对磁粉性能的影响 131

4.9.2磁粉的温度稳定性 132

4.9.3磁粉的抗氧化性能 136

4.9.4粘结磁体 137

参考文献 137

第5章粘结Nd-Fe-B永磁用粘结剂和添加剂 143

5.1粘结Nd-Fe-B永磁用粘结剂 143

5.1.1热固性粘结剂 143

5.1.2热塑性粘结剂 156

5.1.3金属和无机粘结剂 162

5.1.4其他粘结剂 162

5.2粘结Nd-Fe-B永磁用添加剂 162

5.2.1偶联剂 162

5.2.2润滑剂 167

5.2.3抗氧化剂 168

5.2.4增塑剂 168

参考文献 169

第6章模压成型粘结Nd-Fe-B永磁材料 170

6.1磁粉的准备 171

6.1.1磁粉的预处理 171

6.1.2磁粉的混合与混炼 174

6.1.3造粒 175

6.2影响模压成型过程的因素 177

6.2.1压制成型方法 178

6.2.2粉末填充方式 179

6.2.3模具及润滑剂 180

6.2.4压制成型工艺参数 181

6.2.5压坯回弹率(弹性后效) 182

6.3压制过程中力的分析与计算 182

6.3.1压制压力 182

6.3.2侧压力 183

6.3.3外摩擦力 184

6.3.4脱模压力 184

6.4模压成型磁体的致密化过程 185

6.4.1压制过程中磁粉的移动与变形 185

6.4.2成型压力对粘结磁体密度和磁性能的影响 186

6.5温压成型工艺制备模压成型粘结磁体 188

6.5.1温压成型原理 188

6.5.2温压工艺与冷压工艺效果的比较 189

6.5.3温压温度对粘结磁体性能的影响 190

6.6模压成型粘结磁体用配合料及其性能 192

6.6.1模压成型粘结磁体配合料的制备 192

6.6.2配合料的后处理 193

6.6.3配合料的时效特性 193

6.6.4配合料的成型特性 197

参考文献 200

第7章注射成型粘结Nd-Fe-B永磁材料 201

7.1注射成型粘结Nd-Fe-B永磁体的制备工艺 201

7.1.1单螺杆挤出造粒 202

7.1.2双螺杆挤出造粒 203

7.1.3双辊混炼造粒 203

7.2影响注射成型粘结Nd-Fe-B磁体性能的因素 203

7.2.1磁粉的影响 204

7.2.2磁粉粒度的影响 204

7.2.3粘结剂的影响 205

7.2.4添加剂的影响 205

7.2.5工艺参数的影响 208

7.3注射成型粘结Nd-Fe-B磁体永磁体的性能 214

7.4注射成型机和模具 215

7.4.1注射成型机 215

7.4.2注射成型模具 216

7.4.3注射成型机磁场线圈 217

7.5我国注射成型粘结稀土永磁材料的发展现状及存在问题 217

参考文献 218

第8章混杂粘结Nd-F-B永磁材料 219

8.1Nd-Fe-B/锶铁氧e体混杂粘结磁体 219

8.1.1Nd-Fe-B/锶铁氧体混杂粘结磁体的磁性能 219

8.1.2Nd-Fe-B/锶铁氧体混杂磁体的温度稳定性 220

8.2Nd-Fe-B/Sm2Co17混杂粘结磁体 221

8.2.1Nd-Fe-B/Sm2Co17混杂粘结磁体的磁性能 222

8.2.2Nd-Fe-B/Sm2Co17混杂粘结磁体的温度稳定性 223

8.2.3Nd-Fe-B/Sm2Co17混杂粘结磁体磁粉间的相互作用 223

参考文献 226

第9章粘结Nd-Fe-B永磁材料的表面防护技术 227

9.1Nd-Fe-B磁体腐蚀的机理 227

9.2粘结Nd-Fe-B磁体表面防护方法 228

9.2.1合金化法提高磁体的耐腐蚀性能 229

9.2.2磁粉表面涂层法 229

9.2.3磁体表面涂层法 229

9.3电泳涂装机理 230

9.3.1电泳涂装工作原理 231

9.3.2粘结Nd-Fe-B永磁体电泳涂装过程 233

9.3.3影响粘结稀土永磁电泳涂装工艺的因素 235

参考文献 238