粉末冶金材料课程-第六章

1、粉末冶金材料应用与新发展 宋春林234 永磁材料5 永磁材料先外加磁化磁场进行磁化，然后去掉磁化磁场，仍能保持相当强的磁感应强度的一类材料 永磁体的特征是具有高的矫顽力和剩磁 永磁体的高性能化使制备小型化的器件 主要是以稀土系永磁体为主6 永磁材料先外加磁化磁场进行磁化，然后去掉磁化磁场，仍能保持相当强的磁感应强度的一类材料 永磁体的特征是具有高的矫顽力和剩磁7 永磁材料的发展8 SmCo5烧结磁体9 SmCo5烧结磁体10 SmCo5烧结磁体11 SmCo5烧结磁体烧结温度：1200慢冷到900然后快冷，避免在805的共析分解12 SmCo5烧结磁体制作工艺流程13 SmCo5性黏结磁体Sm

2、Co5磁体粉末与非磁性的黏结剂混合，然后成形，固化，最后形成黏结磁体黏结剂一般都是非磁性的，如环氧树脂质量分数在3%左右为了提高黏结磁体的耐热性，可以采用聚苯撑硫（PPS）、聚苯并噻唑（PBT），PPS最高使用温度在20014 SmCo5性黏结磁体特性15 Sm2TM17烧结磁体Sm2Co17比SmCo5具有更高的饱和磁化强度和居里温度但是其单轴磁晶各向异性系数较小，不容易得到高的矫顽力以适量的Cu、Fe、Zr等元素取代部分Co而形成Sm2TM5 (TM为过渡性金属)，可以具有高的矫顽力和（BH）max16 Sm2TM5烧结磁体17 Sm2TM17烧结磁体制备要点烧结温度在1130-1170固

3、溶化处理后进行750-850等温时效处理直到低于400的连续冷却处理（或多级时效处理），以得到两相显微组织从而提高矫顽力18 Sm2TM17烧结磁体特性19 Sm2TM17烧结磁体磁特性20 Sm2TM17烧结磁体磁特性：退磁21 Sm2TM17烧结磁体磁特性：退磁A：Sm(Co0.73Fe0.17Cu0.08T0.02) 7.8B：Sm(Co0.78Fe0.1Cu0.09T0.03) 7.7C：Sm(Co0.81Fe0.05Cu0.11T0.03) 7.622 Sm2TM17黏性磁体23 Sm2TM17黏性磁体24 R-Fe-B系磁体25 R-Fe-B系磁体26 R-Fe-B系磁体27 R-

4、Fe-B系磁体28 Nd-Fe-B系烧结磁体制备熔炼（形成熔炼（形成Nd2Fe14B）型合金）型合金铸锭（铸片）铸锭（铸片）制粉（制粉（3-5微米）微米）磁场中成型烧结（磁场中成型烧结（1050-1100）时效处理（时效处理（900-950）充磁充磁气体保气体保护护29 Nd-Fe-B烧结磁体影响因素控制磁体的合金组成和杂质（尤其是氧含量要低）形成微细且均匀的显微组织一般有主相Nd2Fe14B（铁磁相），富B相Nd1.1Fe4B4 （顺磁相）、富Nd相Nd19Fe和稀土氧化物组成30 Nd-Fe-B烧结磁体影响因素31 Nd-Fe-B烧结磁体：提高Br选择高饱和磁化强度的Nd2Fe14B（铁磁

5、相）提高烧结密度减少非磁性相，增加铁磁性相提高主相晶粒的取向度32 Nd-Fe-B烧结磁体33 Nd-Fe-B烧结磁体34 Nd-Fe-B烧结磁体35 Nd-Fe-B烧结磁体36 Nd-Fe-B烧结磁体粉体制备？快凝薄片：富Nd相可以很好地弥散在快凝合金中，较低温度即可得到致密磁体，利于后续加工氢爆裂：吸氢导致Nd-Fe-B系等合金的自然破裂，出现高密度的微裂纹烧结和时效热处理，得到高致密磁体和形成均匀微细显微组织37 Nd-Fe-B烧结磁体：特性居里温度低：高（BH）max型烧结磁体的工作温度低于100，高Hc型烧结磁体的工作温度可达240Nd-Fe-B系磁体由于含有大量的Nd和Fe，其耐氧

6、化性、耐蚀性较差，可以采用表面镀层和浸渗处理形成保护膜38 Nd-Fe-B烧结磁体：改进制备法39 Nd-Fe-B烧结磁体：改进制备法40 Nd-Fe-B系热加工磁体分为：热压磁体和热变形磁体，热压磁体只是粉体致密化，粉体不发生塑性变形，磁各向同性，永磁特性较低热变形磁体是热压磁体（致密磁体）在一定温度下经塑性变形而得到，磁各向异性，具有很高的永磁特性原料：熔体快凝非晶态Nd-Fe-B系磁体合金粉末41 Nd-Fe-B系热加工磁体42 Nd-Fe-B系热加工磁体43 Nd-Fe-B系各向同性(异性)黏结磁体原料采用Nd-Fe-B系各向同性(异性)磁粉和非磁性黏结剂磁粉一般采用熔体快凝+退火工艺

7、制备工艺有：压缩成形，注射成型，挤压成形等各向异性磁体在制作过程中，需要外加磁场44 Nd-Fe-B系各向同性黏结磁体45 Sm-Fe-N系黏结磁体Sm2Fe17化合物渗N后，形成Sm2Fe17 N3-d化合物，属于Th2Zn17型晶体46 Sm-Fe-N系黏结磁体47 Sm-Fe-N系磁性粉体制备：还原-扩散（R/D）法Fe、氧化钐、氧化钐、Ca混合混合R/D热处理热处理破碎和研磨破碎和研磨洗涤漂洗，过洗涤漂洗，过滤，真空干燥滤，真空干燥渗氮渗氮产品产品Ar气氛中，气氛中，1100Ca 熔点：熔点：839水洗去掉氧化钙水洗去掉氧化钙450-5002微米产品微米产品48 Sm-Fe-N系与Nd

8、-Fe-B（MQ）比较49 Sm-Fe-N系与Nd-Fe-B（MQ）比较50 Sm-Fe-N系与Nd-Fe-B（MQ）比较51 Sm-Fe-N系与Nd-Fe-B（MQ）比较52 软磁材料53 软磁材料在外加磁场作用下容易磁化，在除去外加磁场后又容易退磁的一类材料54 软磁材料在外加磁场作用下容易磁化，在除去外加磁场后又容易退磁的一类材料应具有低的矫顽力和高的磁导率在交流电情况下使用的软磁材料要具有低的反磁化损耗（磁滞损耗和涡流损耗，正比于磁滞回线面积）材料需要有一定的电阻率低的碳、氮、氧和硫等杂质含量要低55 烧结软磁材料采用高纯铁或诸如Fe-2Ni、 Fe-3Si、Fe-0.45P、Fe-0

9、.6P金属注射成型法制备（MIM）56 烧结软磁材料57 烧结软磁材料：纯铁原料：廉价的水雾化铁粉粉末含有小于1%的杂质物料一般在20微米，且具有较宽的粒度分布58 烧结软磁材料：纯铁58雾化铁粉雾化铁粉+润滑剂润滑剂混合压制混合压制烧除润滑剂烧除润滑剂再压制再压制退火退火镀镍：镀镍：10微米微米硬脂酸锌硬脂酸锌0.75%588MpaH2+N2，360*1hH2+N2，900*1h防止氧化防止氧化59 烧结软磁材料：铁磷合金磷较高的话，具有较好的软磁特性，但脆性增加，一般为0.45%或0.8%原料为水雾化铁粉与Fe2P或Fe3P粉末混合在1050时， Fe2P或Fe3P粉末熔化，并扩散到铁中，

10、在铁中形成磷的固溶体一般使用在直流电条件下60 烧结软磁材料：铁硅合金一般含硅为3%，最高为8%，电阻率为纯铁的5倍具有低的磁滞损耗和涡流损耗，可用于脉冲直流或低赫兹的交流电原料采用铁粉+Fe-21%Si粉一般也采用注射成型法制备61 烧结软磁材料：铁硅合金62 烧结软磁材料：铁硅合金63 烧结软磁材料：铁硅合金64 烧结软磁材料：铁素体不锈钢主要用于工作温度高，耐蚀性好的直流磁性零部件加入Cr提高了其耐腐蚀性Cr会破坏其磁性能烧结密度一般小于7.2g/cm3烧结温度大于1260度为了提高磁感应强度，可以添加少量的Fe-26.6%P65 烧结软磁材料：铁素体不锈钢66 烧结软磁材料：铁素体不锈

11、钢67 烧结软磁材料：铁素体不锈钢68 烧结软磁材料：铁素体不锈钢69 烧结软磁材料：50Ni-50Fe合金Ni、Fe都具有磁性Ni还具有优良的耐腐蚀性，高温下，不会氧化Ni-Fe合金具有高磁导率、高的饱和磁感和低的矫顽力该类合金具有优异的软磁特性，多用于要求磁感对磁场显示出快速响应的一些磁性器件价格昂贵70 烧结软磁材料：50Ni-50Fe合金71 烧结软磁材料：50Ni-50Fe合金72 烧结软磁材料：Fe-Si-Al（Sendust）合金典型成分为9.6Si-5.4Al-Fe具有高磁导率、高的饱和磁感和低的矫顽力，可以媲美Ni-Fe合金该类合金脆性较大，塑性加工困难，适合粉末冶金法加工成

12、型73 烧结软磁材料：Fe-Si-Al（Sendust）合金聚乙烯醇聚乙烯醇74 烧结软磁材料：Fe-Si-Al（Sendust）合金75 烧结软磁材料：Fe-Si-Al（Sendust）合金76 压粉磁芯由软磁合金粉末和作为绝缘体的黏结剂组成，是一种复合材料一般用于kHzMHz范围的高频交流器件、宽带射频变压器、窄带射频变压器以及阻尼网络器件具有高磁通量高频下涡流损耗小，故软磁粉末颗粒应尽可能细且每个颗粒都要绝缘通常，粉末颗粒由绝缘剂（兼黏结剂）包覆后进行压制成形，并且保证在高压下绝缘层不能被破坏77 压粉磁芯78 压粉磁芯：铁粉还原铁粉比水雾化铁粉颗粒更易发生变形，并平行于磁通方向伸长，这种伸长的颗粒降低磁粉芯的有效退磁因子，从而改善磁导79 压粉磁芯：铁粉80 压粉磁芯：铁粉81 压粉磁芯：铁粉82 压粉磁芯：铁粉83 压粉磁芯：铁粉84 压粉磁芯：Fe-Si-Al 系（Sendust）最优化的粉为Adjustalloy磁粉芯：优化雾化条件、控制粉末颗粒形状、粒径和粒度分布以及绝缘膜的量和材质的最佳