高丰度双硬磁相热压/热流变磁体的组织与性能研究

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本论文采用钢铁研究总院提出的双硬磁相制备磁体的方法,使用热压/热流变工艺,将高丰度的轻稀土Ce加入磁体中,磁性能要优于单合金法制备的磁体,达到了降低磁体制备成本和平衡利用稀土资源的目的;在快淬的工作基础上,建立了钕铁硼合金快淬过程的数值模拟的分析模型。主要得出如下结论:(1)在快淬工艺中,Nd含量的增加对熔体凝固结晶形成纳米晶有促进作用,且在最佳工艺下制备的快淬带无需进行晶化处理;通过热变形工艺制备出不含重稀土的高矫顽力磁体,性能为Br=14.46kGs、Hcj=15.24kOe及(BH)max=52.4MGOe。(2)固溶处理后,铸锭中的α-Fe、富Ce相与富Nd三相减少,主相比例明显增加;随着Ce含量的增加,铸锭中的α-Fe相由枝晶状向点状弥散状分布转变;当铸锭合金成分的稀土总量中,每多添加20%的Ce,铸锭的熔点降低大约10℃;随着铸锭中Ce含量的逐渐增加,将其制备成的快淬带的晶粒尺寸也是逐渐增大的,快淬带的性能明显恶化。(3)通过对快淬过程的模拟发现,快淬带的厚度与辊速成反比关系;可以解释在同一次喷射过程中得到有性能差异的快淬带的原因;借助温度分布云图可以解释不同辊速制备的快淬带的断面的晶粒生长不同的问题。结合实验和模拟计算的分析,认为在25~30m/s的辊速可以制备出性能较高的快淬带。总体来说,模拟结果与实验结果基本符合,验证了模型和模拟方法的正确性。(4)通过双硬磁相法制备的含Ce的热流变磁体达到了永磁市场中多个牌号磁体的标准;根据最新的稀土市场行情计算,磁体中稀土总量中大约每多添加10%的Ce,会节约大约9%的生产成本。(5)数据表明,双硬磁相制备的磁体的磁性能的各项指标均明显优于单合金法制备的磁体,这应该是在我们的制备条件下,得到的双硬磁相磁体和单合金法制备磁体的微观结构明显不同。在永磁材料的成分中加入Ce元素,必然会造成磁体矫顽力的降低,但采用双硬磁相的方式要明显比单合金法的方式对磁体恶化的程度小。
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