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热模压Nd-Fe-B磁体变形过程及其模拟研究

赵睿 , 王会杰 , 李家节 , 张文臣 , 赖彬 , 朱明刚 , 潘伟

功能材料

Nd-Fe-B快淬磁粉在真空中热压,继续进行不同变形温度和不同应变率的热模压处理.通过分析不同变形温度下的热变形过程中应力一应变率关系,对热模压Nd-Fe-B磁体的热变形行为进行了研究并由此得到了描述热变形过程的关键参数.为了清楚理解晶粒边界滑移和各向异性晶粒长大在变形过程中所起的作用,利用三维有限元软件(DEFORM-F3)对热变形过程进行模拟,得到Nd-Fe-B柱状磁体在变形过程中不同阶段不同区域的有效应变值模拟结果.模拟结果表明:有效应变随磁体压下率的增加而提高,并在磁体中心区域显示了最大应变值,在轴向和径向两个方向由于模具壁与磁体间的摩擦力而减小.磁性能和XRD测试显示剩磁和晶体取向随压下率的增加而得到改善,剩磁在压下率为75%时接近饱和,在80%压下率处达到峰值.有效应变作为c抽取向的依赖因素,在一定程度上反映了热变形磁体的磁性能.

关键词: Nd-Fe-B磁体 , 热变形 , 织构的形成 , 塑性变形模拟 , 变形动力学

压坯密度对烧结NdFeB磁体磁性能的影响

刘国军 , 赖彬 , 李家节 , 朱明刚 , 李卫

钢铁研究学报

采用速凝片(SC)、氢破(HD)和气流磨(JM)工艺制备钕铁硼磁粉,研究了压坯密度、烧结温度对磁体取向度、微观结构和磁性能的影响。结果表明:选择合理的压坯密度(ρx=3.4g/cm3)可以使磁体在模压和液相烧结过程中保持较高的取向度,剩磁提高约2%。在低温度(1055℃)烧结时,可以获得较为理想的显微组织,主相晶粒细小,粒径约为5.1μm,晶粒尺寸分布较窄,无异常晶粒长大现象,此时磁体的磁性能达到最优。

关键词: 压坯密度 , 烧结温度 , 取向度 , 磁性能

Nd-Dy-Fe-Co-B磁体的环境加速腐蚀行为研究

李家节 , 李安华 , 刘国军 , 赵睿 , 朱明刚 , 李卫

功能材料

研究了不同成分的烧结Nd-Fe-B磁体在恒定湿热和高压加速腐蚀环境中的腐蚀行为,对其腐蚀形貌进行宏观观察和扫描电镜微观观察,讨论了合金成分及不同腐蚀试验条件对磁体磁通损失的影响.研究结果表明,以重稀土元素Dy部分取代Nd,及微量添加Co元素等,能明显提高烧结Nd-Fe-B磁体的耐湿热腐蚀性能.在恒定湿热和高压加速腐蚀两种不同的腐蚀试验条件下,磁体的腐蚀产物不同,其宏观和微观腐蚀形貌也有明显差异.烧结Nd-Fe-B磁体在高压加速腐蚀试验时的腐蚀速率明显比恒定湿热试验缓慢,这可能是因为高压水蒸气致使供氧不足及氧的扩散受到限制所致.

关键词: 烧结Nd-Fe-B磁体 , 腐蚀行为 , 恒定湿热腐蚀 , 高压加速腐蚀

NdFeB磁体耐盐雾腐蚀行为研究

李家节 , 郭诚君 , 钟明龙 , 仲洁 , 李安华 , 朱明刚

稀土 doi:10.16533/J.CNKI.15-1099/TF.201505009

通过中性盐雾(NSS)腐蚀试验,对比分析了烧结NdFeB磁体和热变形NdFeB磁体在NSS腐蚀环境中的耐蚀行为.研究结果表明,NdFeB永磁体的盐雾腐蚀进程可分为两个阶段:腐蚀增重期和失重期,并给出了相应的腐蚀反应速率方程.在NSS腐蚀环境中,热变形NdFeB磁体表现出更好的耐蚀性,其失重比高矫顽力烧结磁体降低了30%,认为热变形NdFeB磁体具有特殊的片状纳米晶组织结构,富Nd相的晶粒更加细小,分布更加均匀,使得发生晶间腐蚀的通道更窄,从而抑制了腐蚀速率,提高了磁体基体的耐蚀性.

关键词: NdFeB , 烧结 , 热变形 , 盐雾腐蚀 , 耐蚀性

混合合金法添加DyH_x对烧结Nd-Fe-B磁体性能和微观结构的影响

刘国军 , 李家节 , 赵睿 , 张文臣 , 李卫

功能材料

以Nd_(31.5)Fe_(bal)B_(6.0)Co_(1.2)Cu_(0.04)(质量分数,%)为母合金,添加不同含量DyH_x粉研究Dy对Nd-Fe-B磁体性能和微观结构的影响.研究发现,Dy未扩散到主相晶粒中,主要分布在晶界相中;Dy使磁体晶粒得到细化、均匀化,异常长大晶粒基本消失,晶粒边界结构得到改善;添加0.5%(质量分数)的DyH_x粉可以明显提高磁体矫顽力H_(cj),但添加量超过1.0%(质量分数),磁体矫顽力H_(cj)增幅变小,磁体密度严重下降.

关键词: 晶粒尺寸 , 矫顽力 , 晶界相 , 形核场

烧结钕铁硼磁体溅射渗镝工艺与磁性能研究

李家节 , 郭诚君 , 周头军 , 饶先发 , 周慧杰 , 杨斌

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.04.005

采用直流磁控溅射的方法,在烧结Nd-Fe-B磁体表面制备了Dy薄膜,对比研究了N35烧结态与回火态磁体晶界扩散后组织形貌与性能的变化.N35烧结态与回火态磁体经溅射渗Dy处理后,在剩磁仅降低0.009 T和0.03T的情况下,矫顽力大幅度提高,分别提高了708.44 kA/m和665.46 kA/m,渗Dy处理后磁体中的Dy元素平均质量分数增加不超过0.4%.SEM和EDS能谱的分析结果表明,晶界组织形貌的改善和(Nd,Dy)2Fe14B外延层的形成是矫顽力提升的主要原因.EPMA元素面分布结果显示,Dy主要富集在富Nd相处,三叉型富Nd相处Dy含量最高,而Dy没有扩散到主相晶粒内部,不会导致剩磁大幅度降低,从而有效提高了磁体的综合磁性能.

关键词: 磁控溅射 , 晶界扩散 , Dy元素 , 烧结钕铁硼

烧结Nd-Fe-B磁体耐蚀性及其腐蚀特征研究

李家节 , 周头军 , 郭诚君 , 安桂焕 , 刘武杰 , 张晓光

中国稀土学报 doi:10.11785/S1000-4343.20160105

研究了烧结Nd-Fe-B磁体在高压加速、中性盐雾和恒定湿热腐蚀环境中的腐蚀行为,讨论了合金成分对磁体耐蚀性的影响以及不同腐蚀环境下磁体的腐蚀特征.结果表明:以重稀土Dy替代部分Nd,及添加微量Co等元素,可以提高烧结Nd-Fe-B磁体的耐蚀性能.烧结Nd-Fe-B磁体在三种不同的腐蚀环境中的腐蚀产物和腐蚀形貌有着明显的不同.烧结Nd-Fe-B磁体在中性盐雾腐蚀环境中的腐蚀速率明显较高压加速腐蚀环境要快,这是由于高活性的氯离子扩散进基体表层,导致磁体表面的钝化膜遭到破坏,从而加剧磁体的电化学腐蚀进程.

关键词: 烧结Nd-Fe-B , 耐腐蚀 , 失重 , 腐蚀环境

烧结NdFeB磁体高温高压高湿加速腐蚀行为研究

李家节 , 安桂焕 , 郭诚君 , 周头军 , 刘武杰 , 廖跃辉

中国稀土学报 doi:10.11785/S1000-4343.20160507

通过高温高压高湿(HAST)加速老化试验,研究了烧结NdFeB磁体在该腐蚀环境中的加速腐蚀行为.研究表明,高矫顽力烧结NdFeB磁体在HAST环境中具有更低的质量损失和磁通损失,比低矫顽力磁体的质量损失减少了74%,磁通损失率降低了80%.这是由于Dy和Co的联合添加,使其在晶界处形成了富含Dy,Co的富稀土相或Nd-Co相,降低了富Nd相的比例,提高了富稀土相的腐蚀电位,从而有效抑制了磁体在高温高压高湿腐蚀环境中的腐蚀速率.由于烧结NdFeB磁体独特的微观组织结构,使其腐蚀行为具有典型的局域选择性晶间腐蚀的特征.

关键词: 烧结钕铁硼 , HAST , 腐蚀 , 失重 , 磁通损失

热扩渗PrZn合金膜层对烧结NdFeB磁性能与耐热性能的影响

郭诚君 , 李家节 , 杨牧南 , 周头军 , 陈金水 , 饶先发

中国稀土学报 doi:10.11785/S1000-4343.20170207

采用直流磁控共溅射技术,在烧结态NdFeB磁体表面沉积一层非重稀土低熔点PrZn合金,在750℃×3h进行真空热扩渗处理,500℃×2h进行回火处理,研究此种工艺对磁体的磁性能、耐热性能及显微组织结构的影响.晶界扩散处理后,磁体在保持剩磁和方形度基本不变的情况下,矫顽力由963.96 kA·m-1提高到1317.14 kA·m-1,即在原来的基础上增加了36.64%.磁体的耐热性得以提高,αBr和βHcj均得以改善,αBr由原样的-0.1188%·℃-1降低到扩渗样的-0.1180%·℃-1,βHcj由原样的-0.5533%·℃“降低为扩渗样的-0.5133%·℃-1.磁体显微组织结构的改善以及成分分布的优化,是晶界扩散处理后磁体矫顽力和耐热性得以改善的最主要原因.

关键词: 共溅射 , 热扩渗 , 烧结NdFeB , 磁性能 , 耐热性能

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