添加gd对烧结ndfeb永磁材料结构与性能的影响

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1、添加Gd对烧结Nd．Fe．B永磁材料结构与性能的影响刘湘涟(宁波工程学院材料．T-程研究所，浙江宁波315016)摘要：研究了Gd元素添加对烧结Nd．Fe．B永磁材料磁性能、抗腐蚀性能的影响．添加3％的Gd显著改善材料的抗蚀性，较大幅度提高内禀矫顽力，但使剩磁略有下降；随着Gd元素添加数量进一步增大，材料抗蚀性继续提高，而剩磁明显下降，内禀矫顽力亦开始出现下降的趋势。Gd元素添加，一定程度上细化烧结磁体晶粒，减少显微组织中孔隙、疏松等缺陷的存在，同时Gd进入富稀土相而提高其化学稳定性．这是添加Gd而使材料性能得以提高的主要原因。关键词：烧结Nd．Fe-B永磁材料；磁性能；抗蚀性

2、；Gd1引言烧结Nd．Fe．B永磁材料广泛应用于计算机技术、自动化技术、电机工程、医疗设备、音响设备、网络信息、通讯、机械、交通等领域。应用高性能烧结Nd．Fe．B永磁材料，不仅可提高磁性器件的工作性能，而且亦可实现器件的小型化或者微型化，降低能耗。然而，该类永磁材料亦存在化学稳定性、温度稳定性、强韧性比较差的弱点，限制了其应用领域的进一步扩大。添加Dy、Co、Nb、Zr、Ga等元素，优化合金成分设计，有利于克服烧结Nd—Fe．B永磁材料的这些性能方面的不足之处，但同时在磁性能提高、制造成本降低方面产生比较明显的副作用f”】。近几年来，随着Pr-Nd稀土材料市场销售价格上升，使

3、用Gd．Fe部分取代Pr-Nd而生产烧结Nd．Fe．B永磁材料，以降低产品制造成本，已成为国内烧结Nd．Fe．B永磁材料生产行业一个被人们普遍接受的技术思路。本文直接在工业生产线上选择不同Gd含量的烧结Nd—Fe．B永磁材料样品，分析了添加Gd的Nd．Fe．B合金铸锭与烧结Nd．Fe．B永磁材料的显微组织特点，研究了Gd元素添加对材料剩磁、内禀矫顽力、抗蚀性的影响规律。472实验方法选择烧结Nd．Fe．B磁体工业生产通用的Pr-Nd、Gd-Fe、Fe、Cu、AI、B．Fe为原材料。Pr-Nd中Pr含量为20-30％，Gd．Fe中Gd含量为68-72％，B．Fe中B．Fe含量为1

4、8～22％。合金设计成分为(Pr．Nd)32．铀GdxFebaiCuo．25A10．65Bi．08(x=0、3、5、9、18)。应用25kg中频电磁感应熔炼炉在氩气氛保护下熔炼合金。合金铸锭经过粗、中破碎过程后，应用气流磨制备平均粒度为3．0~5．0肛m的合金粉末。合金粉末在1280～1440kA／m的磁场中取向，应用垂直钢模压+冷等静压的方式成型。生坯在10。2--10。3Pa真空条件下于1353～1383K烧结2~4h后气淬冷却，于1073～1173K回火处理2-3h，于733～873K回火处理20h。应用AMT-4型磁化特性自动测试系统测定样品磁性能。测量压热试验(aut

5、oclavetest)之后材料的失重以评价其抗蚀性。进行压热试验时，蒸气压力为1．7arm，温度为125℃，相对湿度为100％，持续时间为108h。应用JEOLJSM．6360LV型与Cambridge$360型扫描电子显微镜(SEM)观察合金铸锭与磁体显微组织，分析微区成分。按照GB6394．86规定的金属材料平均晶粒尺寸测量方法测定样品平均晶粒尺寸。3实验结果与讨论3．1添加Gd对磁性能的影响图1是(Pr-Nd)32．铀GdxFeb。lCuo．25Alo．6581．08烧结磁体剩磁Br与内禀矫顽力Hci随Gd质量分数的变化情况。当X=0时，B，=1．238T，Hcj=991

6、．4kA／m；当X=3时，B，=1．224T，H。i=1088．9kA／m。添加3％的Gd使H。i值提高大约97．5kA／m，而B，值下降幅度非常小，仅为0．014T左右。随着Gd元素添加数量进一步增大，剩磁明显下降，内禀矫顽力亦开始表现出下降的趋势。当x=9时，B，=1．106T，H。i=976．7kA／m，Hci值与B，值皆明显下降，但此时H。i值与x=0时的H。j值仍然相当接近。随着Gd元素添加数量增大至18％，B，值与H。i值分别为0．945T与892．2kA／m，与x=0时的H。；值和B，值相比较，皆大幅度降低。从若干批次产品的磁性能测试结果来看，添加Gd使烧结磁体J

7、-H退磁曲线方形度亦有明显的改善；添加Gd的磁体，其磁性能的一致性与稳定性比较好，不易于产生边角氧化现象Gd质量分数／％蟊1(Pr-Nd)3z．4-。Gd，Fehlc“协Ab6出I∞烧结磁体B，与Hc}藏Gd质量分数的变化爹鞭鬻．毫蔓∞ah、口z在不添加Gd的Nd-Fe．B合金铸锭中，存在大量的黑色ct-Fe相，比较多的成团块状分布的白色富稀土相。添加3％的Gd，有效地抑制ct-Fe相的形成，促进Nd2Fe。4B柱状晶的生长，同时使富稀土相较为均匀分布。图3是x=0与x；3的(Pr-Nd)3