烧结钕铁硼磁体

烧结钕铁硼磁体 添加合金的影响 制备工艺等

添加合金元素对烧结钕铁硼磁体的影响

1、合金元素的种类

合金元素的添加对钕铁硼磁体的矫顽力和温度稳定性有着重要影响。元素进入基体相中的形式为掺杂或者取代。取代元素要取代四方相中的原子，它可以提高主相的矫顽力，但生成的软磁性相会降低磁体的最大磁能积和剩余磁通密度。其取代的原子种类有 Nd 和 Fe。Nd 的取代元素有 Dy、Pr、Sm 等。Fe取代元素有 Co、Ni、Cr 等，它们会影响硬磁性相的结构、内禀磁性及磁体的宏观磁性等。掺杂元素不取代四方相中的原子，以脱溶物的形式分布于硬磁性四方相内部，也可能在四方相晶粒边界形成新的相，从而取代以前的富 Nd 相或富B 相，达到改善硬磁性晶粒的边界微结构的目的。

2、提高烧结 NdFeB 永磁材料矫顽力的合金元素

Dy 元素是一类重要的添加元素，它能显著提高烧结钕铁硼永磁体的矫顽力。Nb 提高矫顽力的主要原因是 Nb 抑制晶粒生长，细化晶粒，隔离晶粒耦合。Ga 可以减少富 Nd 相与 T1相的湿润角，抑制 T1的长大，使 T1相界面缺陷密度减少，反磁化畴在界面形核困难。Al 元素也能提高磁体的矫顽力。

3、提高 NdFeB 工作温度的合金元素

Co 主要存在于主相和富 Nd 相中。Co 元素有提高 Tc 和降低可逆损失的作用，但 Co 含量高于20at%时，会降低矫顽力。目前耐热烧结 NdFeB 磁体中 Co的添加量均在 10at%左右。Ga 代替 Fe 将影响磁性原子的交换作用，使正交换作用增强，Tc 上升，并减少 hirr，提高温度稳定性。Ga 对提高矫顽力和降低不可逆损失优于其它 20 多种元素，Ga 与 Nb 或 W 联合加入可改善方形度，且可获得相当低的不可逆损失。用 Nb 取代部分 Fe，可改善温度稳定性。Dy 对确保较高温度下的耐热性，是必不可少的元素。添加 Sn 能显著降低磁通不可逆损失。Sn 主要分布在富 Nd 相中，不能细化晶粒。Sn 能少量溶于 Nd2Fe14B 相中，使居里温度 Tc 提高。Si 有使居里温度提高的作用。

总的来说，加入 Al、Nb、Sn、Mo、Ga 等元素可改善矫顽力。这些元素是非磁性的，加入过多会降低磁体的 Br 和(BH)max，然而，重稀土元素取代部分的 Nd 既能改善矫顽力，又能保证磁体具有较高的磁能积。在进行配料时，应该遵循每种合金元素的量尽量少加，但要多加合金元素的种类的原则，从而提高磁体矫顽力。

从熔炼、制粉到成型、烧结和回火等每一个工艺环节对磁体的最终磁性能都有较大的影响， 几乎每一个过程对磁体的最终磁性能都有决定性的作用。并且在制备磁体的过程中，还要注意各个工艺环节的配合，不同的工艺对应相应的其他工艺，否则材料的性能也难以提高。 制备工艺对烧结钕铁硼磁铁矫顽力的影响

1、熔炼工艺的影响

熔炼过程中，应尽快将原材料熔化，这样不仅可以减少 Nd、Dy 等低熔点的稀土元素挥发，还可以减少α-Fe 的出现，提高合金主相的相对含量，从而最终提高永磁体的磁性能。高矫顽力的烧结钕铁硼磁铁中稀土的含量一般较高，铸锭中α-Fe 会比高剩磁的磁体铸锭少，但也不可忽视。研究者为了减少α-Fe，普遍采用了 SC 工艺和薄板铸锭工艺，加快了铸锭的冷却，减少了α-Fe的出现，矫顽力也得到较大提高。韩劲的研究表明，含钕量为 33.5wt％