钕铁硼永磁材料的研究进展及.pptx

会计学1钕铁硼永磁材料的研究进展及钕铁硼永磁材料的研究进展及永磁材料永磁材料矫顽力高，磁化后难以退磁，磁滞回线宽，故又叫硬磁材料合金、铁氧体和金属间化合物一般永磁材料，如铝镍钴、铁氧体第1代是于1967年Strnat采用粉末法研制的1：5型的SmCo5材料第2代是2：17型的钐钴磁体。第1页/共26页 钕铁硼钕铁硼(Nd-Fe-B)(Nd-Fe-B)永磁材料的生产与应用发展十分迅速，在稀土永磁材料的生产与应用发展十分迅速，在稀土永磁材料中占主导地位永磁材料中占主导地位。Nd-Fe-BNd-Fe-B合金是由多相组成，其中以合金是由多相组成，其中以NdNd2 2FeFe1414B B为主相，约占为主相，约占80%80%85%85%，还有富钕相、富硼相，此外往往还有一定量的，还有富钕相、富硼相，此外往往还有一定量的-Fe-Fe相相。其其具有质量轻、体积小和磁性强等特点，是迄今为止性价比最具有质量轻、体积小和磁性强等特点，是迄今为止性价比最高高的磁体。在的磁体。在磁学界被磁学界被誉为誉为“磁王磁王”。钕铁硼的磁能积理论极限值为钕铁硼的磁能积理论极限值为 64 MGOe 64 MGOe，经过近三十年的努力，经过近三十年的努力，钕铁硼磁体的磁能积有了大幅提高钕铁硼磁体的磁能积有了大幅提高。钕铁硼简介钕铁硼简介第2页/共26页分类分类第3页/共26页n n原材料原材料预处理预处理配料配料熔炼熔炼破碎破碎细细磨磨混料混料压型压型烧结烧结热处理热处理机加工机加工电镀电镀充磁充磁检验检验包装包装入库入库制备工艺制备工艺第4页/共26页 物理物理破碎破碎法法机械磨碎法是通过脆性物质相互碰撞和摩擦，使其表层与内机械磨碎法是通过脆性物质相互碰撞和摩擦，使其表层与内部产生形变和应力不同，从而发生碎裂的方法部产生形变和应力不同，从而发生碎裂的方法。盘盘磨磨/球球磨磨：熔炼熔炼铸锭经粗破碎后，在保护溶剂铸锭经粗破碎后，在保护溶剂(汽油、酒精汽油、酒精)中中进行。进行。粉末夹杂粉末夹杂和溶剂污染，氧含量比较和溶剂污染，氧含量比较高高。气流磨气流磨：金属金属在高速气流中碰撞而在高速气流中碰撞而破碎。自动化破碎。自动化程度很程度很高，粉末高，粉末粒度粒度均匀，夹杂少，氧含量均匀，夹杂少，氧含量低。低。机械机械合金合金化化：高速转动使研磨球对原料进行强烈的撞击、研高速转动使研磨球对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌。组织和成分分布磨和搅拌。组织和成分分布均匀。均匀。制粉阶段制粉阶段第5页/共26页 快速凝固法快速凝固法为制备单畴尺寸的晶粒甚至纳米晶稀土永磁开辟了道路。为制备单畴尺寸的晶粒甚至纳米晶稀土永磁开辟了道路。熔熔体体旋旋淬淬法：法：高高矫顽力，抗氧化性和热稳定性优异。经过热压矫顽力，抗氧化性和热稳定性优异。经过热压塑变后也可成为各向异性致密磁体。塑变后也可成为各向异性致密磁体。铸铸带工艺带工艺(SC)技术技术：大量生产大量生产晶粒结构微细而且均匀、没晶粒结构微细而且均匀、没有有-Fe-Fe析出的薄带。析出的薄带。气体气体雾化雾化法：法：一一步就能制作大批量磁粉，不需磨碎步就能制作大批量磁粉，不需磨碎，磁粉，磁粉流动流动性好性好。粒度。粒度不不均匀均匀 超声超声情性气体雾化情性气体雾化法法：氧含量低，颗粒为球形，流动性氧含量低，颗粒为球形，流动性好，填充密度高。好，填充密度高。制粉阶段制粉阶段第6页/共26页n n氢化破碎法氢化破碎法HDHDn n稀土基体相与晶界相吸氢后体积膨胀和内应力而破碎的物理化学粉碎方法稀土基体相与晶界相吸氢后体积膨胀和内应力而破碎的物理化学粉碎方法n n单晶颗粒单晶颗粒n n能提高合金粉末的生产效率，减少粉末被杂质污染的可能性。解决了合金铸能提高合金粉末的生产效率，减少粉末被杂质污染的可能性。解决了合金铸锭破碎困难的问题，降低了粗破碎的成本。锭破碎困难的问题，降低了粗破碎的成本。制粉阶段制粉阶段第7页/共26页n nHDDRHDDR法法n n氢化歧化脱氢再结合n n具有高矫顽力的Nd-Fe-B细磁粉n n通过热压制得各向异性磁体，也可以制得粘结磁体和注射成形磁体。制粉阶段制粉阶段第8页/共26页n n湿压成型技术(HILOP)n n合金锭的均匀化等温退火技术n n橡皮膜压(RIP)技术n n双相合金法技术n n冲击波爆炸压结磁体技术n n注射成型(MIM)烧结磁体技术其他工艺其他工艺第9页/共26页制备工艺制备工艺第10页/共26页粘结阶段粘结阶段第11页/共26页n n磁体的应用环境，使用温度高的磁体则需要耐热的粘结剂n n工艺性能，对于压缩成型磁体，不宜选用常温下为液体的粘结剂。对于注射成型，则应选择热塑性粘结剂n n磁体性能。用不同粘结剂制得的磁体的性能有很大的差别，包括力学性能和磁性n n价格粘结阶段粘结阶段第12页/共26页 按功能可按功能可归纳为以下五个方面归纳为以下五个方面:(1)(1)将电能转化为机械能。如电动机、音响设备中的扬声器等。将电能转化为机械能。如电动机、音响设备中的扬声器等。(2)(2)将机械能转换为电能。如发电机拾音器、麦克风等。将机械能转换为电能。如发电机拾音器、麦克风等。(3)(3)直接利用磁体的吸引力或排斥力。如选矿机，吸重器、磁性直接利用磁体的吸引力或排斥力。如选矿机，吸重器、磁性吸盘、磁力传动、磁悬浮列车等。吸盘、磁力传动、磁悬浮列车等。(4)(4)直接利用磁体产生的磁场，如行波管、调速管、磁控管、核直接利用磁体产生的磁场，如行波管、调速管、磁控管、核磁共振成像仪、磁电式测量仪表等。磁共振成像仪、磁电式测量仪表等。(5)(5)利用磁场对介质或生物体的作用如磁处理水装置、油田用降利用磁场对介质或生物体的作用如磁处理水装置、油田用降蜡器、蜡器、各种磁疗器械各种磁疗器械应用应用第13页/共26页n n据说现阶段乃至将来汽车工业仍是稀土永磁电机的最广泛应用领域之一。n n汽车制造理论：追求小马达来降低整体质量，降低尾气排放，以提高汽车自身的安全性能，增加一定的舒适度，进而使汽车的性能进一步提升。汽车工业汽车工业第14页/共26页轿车中的永磁电机轿车中的永磁电机第15页/共26页n n主要利用磁体的吸引力与排斥力做成磁性医疗器械及其新技术解决有关问题。n n嵌牙嵌牙嵌牙嵌牙：经根管治疗后，在根内埋人一块小磁体，然后在其相对的托牙组织经根管治疗后，在根内埋人一块小磁体，然后在其相对的托牙组织面也埋人等大的稀土钻磁体，利用异名极相吸的作用嵌牙。面也埋人等大的稀土钻磁体，利用异名极相吸的作用嵌牙。n n磁力正牙磁力正牙磁力正牙磁力正牙：按矫正牙齿的需要，用复合树脂将磁片粘接在牙齿的牙面上或按矫正牙齿的需要，用复合树脂将磁片粘接在牙齿的牙面上或牙齿的适当位置上牙齿的适当位置上n n核磁共振成像核磁共振成像核磁共振成像核磁共振成像技术：技术：技术：技术：可对人体内部组织拍摄各种不同角度的相片，因可对人体内部组织拍摄各种不同角度的相片，因此能构成立体图象，确定病变的性质与形态。此能构成立体图象，确定病变的性质与形态。医学方面医学方面第16页/共26页n n永磁风力发电机永磁风力发电机就能使风力发电的效率提高到85以上。同时永磁发电机可将风力机与发电机直接耦合，由此可去掉变速箱，使其工作更稳定还降低系统噪音，以及减少系统维护费用。n n使用钕铁硼永磁作为悬浮轴承的发电机，其输出功率增加约20，即风速不变情况下发电量增加了20。n n节节能家电能家电也是未来钕铁硼重要的替代应用领域，稀土永磁电机将被广泛运用于空调机、空气压缩机、风机等家用电器领域。节能节能方面方面第17页/共26页n n热稳定性差热稳定性差热稳定性差热稳定性差n n钕铁硼的居里温度低(312)，对温度极敏感，在受热时其剩磁、特别是内禀矫顽力下降很快n n易腐蚀易腐蚀易腐蚀易腐蚀n n长时间高温环境(150)、暖湿环境和电化学环境会腐蚀明显缺陷改进缺陷改进第18页/共26页 合金化合金化合金化合金化 研究表明，通过添加元素Co提高了居里温度；添加Dy、Tb、Al、Ga、Nb、Cu等元素提高了内禀 矫顽力，大大改善了烧结钕铁硼永磁材料的热稳定性改善热稳定性改善热稳定性第19页/共26页n n合金化合金化合金化合金化n n山本、飞世和五十岚等指出在烧结钕铁硼材料内加入山本、飞世和五十岚等指出在烧结钕铁硼材料内加入ZrZr、V V、NbNb、TaTa、MoMo、WW、A1A1的一至二种可取代的一至二种可取代FeFe可改善磁体的耐蚀性，或使之在晶界上偏析，减可改善磁体的耐蚀性，或使之在晶界上偏析，减少晶界上富稀土相而提高晶界的耐氧化腐蚀性能。少晶界上富稀土相而提高晶界的耐氧化腐蚀性能。n n在钕铁硼中添加一定量的在钕铁硼中添加一定量的DyDy，CoCo和和CuCu可以很大地提高抗腐蚀性能，而又不会可以很大地提高抗腐蚀性能，而又不会使磁体的矫顽力下降，而且磁体的不可逆磁通损失也变得很小使磁体的矫顽力下降，而且磁体的不可逆磁通损失也变得很小增强耐腐蚀性增强耐腐蚀性第20页/共26页n n表面处理表面处理n n对磁体镀或涂上一层保护膜以阻挡水和氧气及电解对磁体镀或涂上一层保护膜以阻挡水和氧气及电解质的侵蚀。质的侵蚀。n n钕铁硼磁体的防腐蚀涂层主要有金属镀层有机涂层钕铁硼磁体的防腐蚀涂层主要有金属镀层有机涂层和复合涂层。和复合涂层。增强耐腐蚀性增强耐腐蚀性第21页/共26页 电镀电镀电镀电镀 典型有效的方法是电镀Ni和Zn，其中镀Ni应用最为广泛 很难避免水、酸、碱和镀液渗入磁体材料中以及磁体作阴极时，有氢的析出，导致永磁材料镀后氢脆、泛白、鼓泡等现象影响耐蚀性。化学镀化学镀化学镀化学镀 有高耐蚀性、高稳定性、低的磁屏蔽性有高耐蚀性、高稳定性、低的磁屏蔽性。成本成本比电镀高得多、镀液稳定性差、在对永磁材料施镀时仍有氢析出而比电镀高得多、镀液稳定性差、在对永磁材料施镀时仍有氢析出而引起永磁材料吸氢和氢脆、镀层有空洞引起永磁材料吸氢和氢脆、镀层有空洞等等。金属涂层金属涂层第22页/共26页n n有机涂层有机涂层有机涂层有机涂层n n一般用于在较严重的腐蚀环境下使用的磁体或者在某些使用环境中要求磁体表面电绝缘时的场合。n n硬度稍差n n复合涂层复合涂层复合涂层复合涂层n n可采用阴极电泳技术与电镀锌技术相结合，其工艺步骤为：高温烘烤除油沸水封孔除油除锈活化电镀锌磷化钝化阴极电泳水洗烘干固化。n n际应用中往往很难达到两种涂层复合的抗腐蚀效果。第23页/共26页 全球钕铁硼产量在过去近三十年中取得了快速增长，全球钕铁硼产量在过去近三十年中取得了快速增长，由由19831983年的不足年的不足1 1吨增加到吨增加到2010 2010 年的年的13.4313.43万吨，其中万吨，其中我国的产量达我国的产量达10.810.8万吨，占全球钕铁硼总产量的万吨，占全球钕铁硼总产量的80%80%。烧结烧结钕铁硼磁体产量由钕铁硼磁体产量由20012001年的年的1.251.25万吨，增加到万吨，增加到20102010年的年的1212万吨，约占钕铁硼总产量万吨，约占钕铁硼总产量 90%90%，并在过去，并在过去十年间保持年均十年间保持年均26.5%26.5%的速率快速增长的速率快速增长。日本住友特殊金属公司、日本信越化学实业公司、日本住友特殊金属公司、日本信越化学实业公司、TDKTDK等在钕铁硼的销量上分居世界第一、二、三位等在钕铁硼的销量上分居世界第一、二、三位。北京中科三环高技术股份有限公司与日本的北京中科三环高技术股份有限公司与日本的TDKTDK并列并列排在第三位。排在第三位。结语结语第24页/共26页Thank you第25页/共26页