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烧结钕铁硼磁体的基本成分及显微结构(图)

发布时间:2021-09-13 06:06:38 人气:405

     烧结钕铁硼(NdFeB)磁体或钕(Nd)磁体,顾名思义,含有必需的稀土钕元素。钕原子与铁磁元素铁(铁)原子的耦合,有助于磁体获得高剩磁(BR)和最大能积(BH)max,这使它与其他永久磁铁相比是不寻常的。在商业烧结NdFeB磁体中,钕元素通常被其它稀土元素部分地取代,包括镨(镨)、镝(镝)和铽(铽)等,因为钕和镨元素通常共存于矿石中。

     这两种元素具有相似的物理和化学性质,因此,用稀土永磁合金代替纯金属钕生产稀土永磁合金更经济。由于矿石中Nd/Pr的比值约为4:1,因此在大多数商用磁体中Nd/Pr的比值也约为4:1。用Dy和(或)Tb元素代替Nd元素可以显著提高材料的矫顽力(Hcj或Hci)。由于成本高、Br损耗大,磁体中Dy、Tb元素的总含量通常小于10wt%。一般来说,稀土元素在磁体中的总含量约为30 wt%,其材料成本占磁体的70%左右,甚至更高,这取决于特定的稀土元素及其含量。除了钕和铁元素外,硼元素对烧结钕铁硼磁体也是必不可少的。虽然磁体中B元素的含量仅为1wt%左右,但要使其磁性能保持稳定,就必须保证金属间相的稳定性。此外,为了提高合金的热稳定性和耐腐蚀性,用少量的钴(Co)元素代替铁元素,并加入少量的铝(Al)和铜(Cu)元素以改善合金的组织均匀性,从而提高合金的Hcj和(BH)max。

     烧结钕铁硼磁体的X射线

     从烧结钕铁硼磁体的X射线衍射(XRD)谱图可以看出,Nd2Fe14B四方相是磁体的主要相。扫描电子显微镜(SEM)图像显示,深灰色区为Nd2Fe14B晶粒,平均晶粒尺寸约为6-8μm,晶粒周围浅灰色区为富镍晶界,相邻晶粒间平均晶界厚度约为10nm,如透射电子显微镜(TEM)所示形象。烧结钕铁硼磁体的烧结过程实际上是液相烧结过程。晶界相的熔点低于晶界相,在烧结和后续退火过程中会熔化为液相,因此对磁体进行致密化和改善其组织均匀性以提高其磁性能至关重要。

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