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快淬NdFeB粘结磁体制备及其磁体性能研究

陈德波  
【摘要】: 由于具有优异的磁性能、机械性能和良好的可加工性,粘结钕铁硼磁体市场需求显著增长,因此有必要研究粘结磁体的制备工艺对磁体性能的影响规律及影响机理,进而优化粘结磁体的制备工艺参数。本文采用国产快淬NdFeB磁粉,利用粘结方法制成NdFeB粘结磁体,通过测量磁体的磁性能、抗压强度以及运用X射线衍射分析和SEM等现代分析手段,系统研究了制备工艺参数对粘结磁体磁性能和机械性能的影响规律及影响机理。 研究结果表明,在粘结磁体制备中,粘结剂含量是影响磁体性能最重要的因素。粘结磁体中粘结剂含量的高低直接影响磁体的性能,当粘结剂含量较低时,磁粉没有被完全包覆,磁体性能较低。随着粘结剂含量的增加,磁粉被完全均匀的包覆,压制出来的磁体致密度高,使得磁体的磁性能和抗压强度较好。在粘结剂含量为2.5wt%时达到最佳,高于这一值,由于粘结剂是非磁性相物质,以及自身强度不高,使得粘结磁体的磁性能和抗压强度均较低。 成型压力对快淬NdFeB粘结磁体的密度和磁性能以及抗压强度的影响很大。压力越大,制成的粘结磁体密度越大,磁体性能越高。但压力过大时,会造成磁粉变形,损坏模具,晶粒内部出现穿晶现象,使磁体性能急剧下降。实验优化出的最佳压制力为20kN,此时,制备出的磁体密度、磁性能和抗压强度均达到了最大值。 未经过固化处理的粘结磁体,具有很低的抗压强度,影响了粘结磁体的实际应用,所以固化工艺是NdFeB粘结磁体制造工艺中极为重要的因素,它不但有利于粘结剂的扩散,而且有助于粘结剂对磁粉的浸润。对热固性粘结剂环氧树脂来说,在线性高分子交联成网状体形结构的固化过程中,交联反应和温度密切相关,没有一定的温度,交联反应很慢甚至难以发生。对每一种粘结剂都有适宜的固化温度范围,低于这一温度范围,由于固化不完全,影响磁体磁性能、密度以及抗压强度。如果温度过高,固化速度太快,影响浸润并使磁体产生很大的热应力,同时粘结剂发生了热老化,有可能降低粘结强度及磁体密度等。在固化温度为150℃,固化时间为2h下,磁体性能较好。 利用正交试验法优化粘结磁体制备工艺及固化工艺,试验结果表明:成型压制力在模具承受范围内应取大,固化时间是粘结磁体制备中最小影响因素,固化温度不宜很高,粘结剂含量的高低则直接决定磁体的磁性能和机械性能。 本论文通过大量实验研究,优化NdFeB粘结磁体最佳制备工艺参数如下:粘结剂含量为2.5wt%,成型压制力为20kN,固化温度为150℃,固化时间为2h。制备出的磁体密度为5.54g/cm~3,剩磁B_r为0.594T,内禀矫顽力H_(cj)为751kA/m,最大磁能积(BH)_m为55kJ/m~3,抗压强度为188MPa。


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