烧结钕铁硼永磁材料制备技术

柱状铸造模结构图 1-金属液，2-冷却铜模，3-冷却水
2020/4/27
柱状铸造SEM图 灰色-主相，白色-富钕相，黑色-αFe
平板铸造模结构图 1-金属液，2-冷却铜模，3-冷却水
2020/4/27
平板铸造SEM图 灰色-主相，白色-富钕相，黑色-αFe
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合金铸造-柱状铸造
柱状铸造是现在采用较广泛的铸造工艺之一，将NdFe-B合金熔液浇铸在柱状(圆柱或长方柱)铜锭模内，锭模 底部和四周都有水冷，得到圆柱形直径约100mm的铸锭。 由于冷速提高,可以形成完整的柱状品，但依然有较多α-Fe 存在。主相晶粒度为50-80μm，而α-Fe呈弥散分布，枝晶 也有几个微米尺度，对应的磁能积在280-300KJ/m3左右。
1990 180 800 360 120 1510
2000 5600 6400 700 750 13650
2003 18460 6200
100 510 25570
2006 38200 8500
0 450 49800
2009 57000 14100
0 400 71500
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钕铁硼永磁材料生产发展与应用
即 Sm2Co17，磁能积大约 300 kJ/m3；1983 年日本和美 国发现了钕铁硼合金，也就是 Nd2Fe14B 合金，其磁能 积约为 400 kJ/m3~490 kJ/m3，理论值可达到 640 kJ/m3，
称之为第三代稀土永磁材料；随着研究的不断深入，
钕铁硼磁性性能不断改善。
时间/年 1983 1987 1990 1994 2000 2003 2005
Br/T 1.23 1.46 1.48 1.495 1.514 1.533 1.555
(BH)max /(KJ/m3) 290 405 416 431 444 460 474
Hcj(KA/m) 960 736 708 845 691 784 653
相对密度/% ― ― ― ― 99.0 99.0 99.6
体积分数/% ― ― ― ― 97.5 98.0 98.2
趋向程度/cosθ ― ― ― 0.95 0.98
0.983 0.994
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钕铁硼永磁材料生产发展与应用
全球钕铁硼产量在过去近三十年中取得了快速增
长，年由份 1983 年的2不001足 1 吨20增03 加到 2200510 年的20017 3.43万20吨09 ，
钕铁硼磁体由于其本身的优异磁性能和良好的性能价 格比广泛应用于微波通讯、音像、仪器仪表、电机工程、 计算机、磁分离、磁疗等领域。信息技术方面，硬、软磁 盘、光盘驱动器和打印机驱动头是钕铁硼磁体材料；医疗 器械方面，核磁共振成像仪已成为各大医院必须配备的医 疗器械，每台核磁共振成像仪需要钕铁硼磁体 0.5 吨；机 床工业方面，NC机床 80%采用直流钕铁硼永磁电机控制； 日常生活方面，汽车防雾尾灯、磁卡门锁，礼品盒开关是 钕铁硼永磁材料等。
其中我国中的国产/t 量达650010.8 万184吨60 ，占3全016球0 钕铁45硼100总产量60的900
烧结80钕%铁。硼 烧比全结重球钕/%/t 铁硼152磁24.900体产量27525由.720
2003195年60 的1.2585110万吨，72增165
76.2
77.6
84.4
加到 201中0 国年/t 的 16220万吨，15约50占钕铁190硼0 总产量320090%，41并00
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合金铸造-平板铸造
平合金板铸造造技是术生是产制钦备铁高硼性最能初烧采结用N的d-F方e-法B磁。体它的是关通键过 将工艺合。金高熔性液能浇磁铸体在制底造部，水N冷d-的Fe平-B板合状金铜铸锭锭模微内观,组得织到应厚该为 3具0-有50柱m状m的晶板完整状，铸没锭有。α由-F于e偏平析板相铸，造富为钕单相面弥冷散却分，布冷的速特 较点。低常，用因的此铸α-造Fe方较法多有(由平S板EM铸图造可、知柱)状,非铸冷造却、面薄处板柱铸状造晶。 不完整,偏析较严重,对应的磁能积在240-280KJ/m3左右。
烧结钕铁硼永磁材料制备技术
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冶金与环境学院
稀土永磁材料的发展
稀土永磁材料到目前为止已经发展了三代产品，
1966 年 K.Strnat 应用粉末粘结法制作了 RECo5型合金， 该材料具有极高的磁各向异性常数，称为第一代稀土
永磁体也即 1：5 型 SmCo合金，磁能积典型值为
200kJ/m3；第二代永磁材料是 2：17 型 SmCo 合金，
粘结在钕过铁硼去十全年球/间t 保持350年0 均 24600.50 %的速428率0 快速5增280长。与61烧20
结钕铁硼比相重/%比，粘17.结7 钕铁3硼8.8规模小44很.4 多，但60.6也一直67保.0
中国持钕较铁硼好的比总发重量/%/展t 势头74142.，50 2001260~70.2170010
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钕铁硼永磁材料制备技术
钕铁硼永磁材料可分为烧结钕铁硼、粘结钕铁硼和 注塑钕铁硼。烧结钕铁硼磁性能较好，但生产工艺较复 杂，成本也较高。粘结钕铁硼磁体，虽因粘结剂的加入 使得磁性能降低，但其具有易批量生产、制造尺寸精确、 形状复杂、密度小、磁性能稳定等优点，在电子和医疗 领域得到广泛应用。注塑钕铁硼有极高的尺寸精确度， 容易制成各向异性、形状复杂的薄壁环或薄磁体。
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烧结钕铁硼永磁材料制备技术
烧结钕铁硼磁体用粉末冶金方法制造。烧结Nd-FeB系永磁材料的磁性能主要由 Nd2Fe14B基体相来决定的。 Nd2Fe14B相的化学成分决定了磁极化强度Js和各向异性场 HA。剩磁Br、矫顽力Hcb和磁能积(BH)max由成分和组织 结构决定。
烧结钕铁硼永磁材料制作流程
年320间60 全球4粘830结0 钕铁65硼000
wenku.baidu.com
73.1
76.2
83.0
磁体产量以年均 8%的速率增长，2010 年产量达 1.43
万吨，其中我国产量达到 1 万吨，占全球粘结钕铁硼
产量的近 70%，并以年均近 30%的速率高速增长。
国家 中国 日本 美国 欧洲 全球
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1985 9 － － － 69