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烧结NdFeB永磁材料是一种以Nd2Fe14B为硬磁相的功能材料,具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积等特点,广泛应用于混合动力汽车、风力发电、电子信息、医疗设备和节能家电等领域。烧结NdFeB永磁材料采用粉末冶金工艺制备,很难一次性制得形状复杂的大尺寸部件,只有通过与钢或其他金属材料连接起来制成磁体,才能充分发挥其优异的磁性能,满足现代制造业的需求。目前,烧结NdFeB永磁材料磁体制品采用的连接方式有机械连接和胶粘连接。随着电驱时代的来临,高新技术电磁产品不断涌现,产品对烧结NdFeB永磁材料连接技术的高可靠、高强度和长寿命的要求越来越高。采用焊接技术连接烧结NdFeB永磁材料逐渐引起研究人员的关注,涉及的焊接技术有激光点焊和搅拌摩擦焊等。研究工作对烧结NdFeB永磁材料的焊接性有了初步了解,然而对适用的焊接方法、接头性能及磁性能的稳定性缺乏完整的数据支撑。本文采用钎焊连接,结合烧结NdFeB永磁材料的钎焊性分析及钎料选择依据,设计了适用于钎焊烧结NdFeB永磁材料的Zn-Sn-Bi-Nd钎料,研究了钎焊接头的组织及性能,保证了钎焊后烧结NdFeB永磁材料的磁性能仍满足实际应用要求。分析了烧结NdFeB永磁材料的钎焊性,结合钎焊原理及合金化理论,确定钎料的基础组元。烧结NdFeB永磁材料受热温度达到700°C时,Nd2Fe14B主相晶粒显著长大,富Nd相熔化并在三叉晶界处发生团聚现象,降低去磁交换耦合作用,剩磁Br、内禀矫顽力Hcj和最大磁能积（BH）max的损失率分别为7.38%、18.77%和19.38%。Zn的熔点为419.58°C,低于富Nd相熔化温度（655°C）,对烧结NdFeB永磁材料的磁性能影响较小,且与钢的相互作用能力较强。在Zn中加入Sn元素有利于降低钎料熔点和脆性。当Sn元素含量为6 wt.%时,钎料在烧结NdFeB永磁材料表面的润湿面积为98.54mm2,在钢表面的润湿面积为216.23 mm2,对烧结NdFeB永磁材料的润湿性能较差。接头抗剪强度为45.3 MPa,延伸率为3.79%,断裂位于钎缝中心的β-Sn处。研究了合金元素（Bi和Nd）对Zn-Sn钎料和NdFeB/钢钎焊接头的组织及性能影响规律。添加Bi元素后生成Bi析出相,细化β-Sn相,提高钎料在烧结NdFeB永磁材料表面的润湿性能。组织细化及Bi析出相的阳极阻挡效应提高了钎料耐腐蚀性能。当添加5 wt.%Bi元素时,接头抗剪强度为61.9 MPa,延伸率为2.56%,断裂从β-Sn相转移至Bi析出相,断口呈脆性断裂特征,接头腐蚀速率为0.055 mg?cm-2?h-1。与未添加Bi元素的接头相比,接头抗剪强度提高36.6%,延伸率降低32.5%,接头腐蚀速率降低24.7%。添加Nd元素后生成Nd Sn3相,细化β-Sn/Bi相,提高钎料在烧结NdFeB永磁材料表面的润湿性能。Nd元素的添加增加了钎料腐蚀产物的致密度,提高钎料耐腐蚀性能。但过量添加Nd元素导致大尺寸的Nd Sn3生成,降低钎料耐腐蚀性能。当添加0.15 wt.%Nd元素时,接头抗剪强度为85.6 MPa,延伸率为5.47%,断裂从Bi析出相转移至Nd Sn3相,断口呈韧脆性混合断裂特征,接头腐蚀速率为0.031 mg?cm-2?h-1。与未添加Nd元素的接头相比,接头抗剪强度提高38.3%,延伸率提高113.7%,接头腐蚀速率降低43.6%。采用配方均匀设计法,以钎料润湿面积、接头抗剪强度和腐蚀速率为指标,运用逐步回归法建立元素与目标函数的二次型回归模型,研究了合金元素交互作用对钎料润湿面积、接头抗剪强度和腐蚀速率的影响,优化Zn基钎料合金成分。结果表明,元素Sn、Bi和Nd间存在交互作用,适中的Sn元素、较多的Bi元素和微量的Nd元素可以提高钎料润湿性能、接头抗剪强度和耐腐蚀性能。综合考虑钎料熔炼和钎缝成型等因素后,优化设计出适合钎焊烧结NdFeB永磁材料的Zn基钎料合金成分为:6 wt.%Sn,5.7wt.%Bi,0.13 wt.%Nd。该钎料润湿面积为152.36 mm2,接头抗剪强度为110.7 MPa,接头腐蚀速率为0.028 mg?cm-2?h-1。研究了工艺参数对Zn-Sn-Bi-Nd钎料钎焊NdFeB/钢接头组织及性能的影响,阐明界面反应产物的演变过程,并运用动力学理论,建立Zn元素在烧结NdFeB永磁材料中的扩散动力学方程。Zn-6Sn-5.7Bi-0.13Nd钎料钎焊烧结NdFeB永磁材料与钢时,钎焊接头分为三个区域:靠近烧结NdFeB永磁材料侧反应层I,包含Nd Fe5.5Zn（B）和ξ-FeZn13;钎缝中心II,包含Zn基体、?-Sn、Bi析出相和Nd Sn3相;靠近钢侧反应层III,包含ξ-FeZn13、δ-FeZn10和Γ-Fe3Zn10。当保温时间t=30 s时,钎焊温度从410°C上升至450°C,反应层I的厚度从1.4μm增加至2.1μm,反应层III的厚度从12.3μm增加至16.6μm;当钎焊温度T=430°C时,保温时间从20 s延长至40 s,反应层I的厚度从1.3μm增加至5.6μm,反应层III的厚度从11.9μm增加至16.1μm。当钎焊温度T=430°C,保温时间t=30 s时,接头抗剪强度为110.7 MPa。钎焊温度较低或保温时间较短时,界面反应不充分,反应层I是接头的薄弱区域,裂纹沿Nd Fe5.5Zn（B）相扩展到母材;钎焊温度和保温时间适中时,断裂位于钎缝中心;进一步提高钎焊温度或延长保温时间,ξ-FeZn13的过度生长导致裂纹易在钢侧的ξ-FeZn13处产生。