《稀土永磁材料》PPT课件

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1、第三章、稀土永磁材料的制备技术稀土永磁材料的制备：熔炼、浇铸机械合金化等熔炼技术：合金化或控制合金的结晶组织或制粉：浇铸/机械合金化/熔体快淬法/气体雾化法/高频震荡雾化法真空感应熔炼法（最常用）真空电弧熔炼法（多用于实验室研究）真空热还原扩散法（近年来得到发展）第一节、真空感应熔炼制备稀土磁性材料真空感应熔炼原理真空感应熔炼：利用电磁感应在金属炉料内产生涡电流，从而加热炉料并获得足够高的温度，使炉内多种金属或合金原料熔化，在熔融状态下通过原子扩散形成所需合金的过程一、真空感应电炉设备型号：ZG-0.01,ZG-0,025,ZG-0.0

2、5电源输入系统真空系统感应电炉熔体电炉设备组成：1、电源输入系统通常电源功率：300~500kw/t电源频率的选择：以熔池能得到充分的搅拌为依据中小炉子的电源频率：1~4KHZ2、真空系统真空感应系统的选择依据：熔炼室初抽时间和各闸阀隔离抽空所需时间精炼期间气体排放量及真空度要求时间要求气体排放量真空度要求真空感应熔炼原理二、感应电炉的工作原理感应电炉的基本电路电路结构：启动开关、变频电源、电容器、感应线圈与坩埚工作原理：当交流电流流经铜线圈时，由于电磁感应使坩埚中的金属炉料产生电流，感应电流克服炉料电阻产生热量，从而使金属炉料加热和熔化

3、。1、交变电流产生交变磁场交变电流通过螺旋形感应线圈线圈所包围的空间和四周产生交变磁场一部分磁力线穿透金属炉料，一部分穿透坩埚。2、交变磁场产生感应电流感应电动势：—交变电流频率，Hz—感应线圈的匝数—交变磁场的磁通量，wbR—金属炉料的有效电阻感应电流：3、感应电流转化成热能t—通电时间，s三、感应电炉的熔化特点1、感应电流的分布特征符合“集肤效应、邻近效应、圆环效应”，坩埚式感应电流分布是这几种效应的综合。集肤效应：交变电流通过导体时，电流密度由表面向中心依次减弱，即电流有趋向表面的现象。邻近效应：感应线圈中的交变电流与炉料导体中感应

4、电流的方向相反，在相互影响下使两导体中的电流在临近侧面处聚集。圆环效应：感应电流的最大电流密度出现在线圈导体的内侧。2、炉料的最佳尺寸范围穿透深度：当电磁波从导体表面向内部传播时，经过距离d后，其值衰减到表面值的1/e，这段距离称为导体的穿透深度。d∝1/通常炉料直径d=3-6倍的穿透深度。最佳炉料尺寸与电流频率的关系。3、坩埚内的温度分布及布料原则温度分布图：1-中温区3-高温区2、4-低温区合理的布料原则：考虑料块尺寸及熔点与坩埚内温度分布相适应4、感应熔炼的电磁搅拌作用电磁搅拌：感应电炉熔炼时，导电熔体在电磁力的作用下处于不断搅拌中

5、，这种现象称为电磁搅拌。形成原因：图：感应炉坩埚内熔体的运动电磁搅拌优点：有利于合金快速熔化和原子的扩散，有利于熔体化学成分、温度的均匀和熔体的夹杂物上浮。形成“驼峰”高度：H∝电磁力∝1/增强电磁搅拌方法：a、中频感应炉：H感应器>H熔体b、大容量电炉：增设辅助电源搅拌四、真空熔炼过程的特点大气条件下冶金缺点：a、金属易于氧化b、金属熔池与空气作用c、大气条件下抑制了有害元素的挥发1、合金元素控制稀土永磁合金在惰性气氛下熔炼过程：装料密封抽真空充氩气升温熔炼浇铸氩气保护的作用：a、隔断了氮气氧气等危险气体的进入。b、减少了合金元素的挥发

6、损失。c、可不必使用高真空系统，缩短了抽真空的持续时间。元素控制因素及机理：（1）、能严格控制合金中活泼元素，保证了合金的性能、质量及稳定性。（2）、充氩气条件下，可有效减少合金的挥发损失。2、真空脱气主要是去除合金中的H、N氢、氮在合金中的溶解度：[H]、[N]—氢、氮在合金中的溶解度3、夹杂物的防止夹杂物：熔炼时，由于熔池表面低压条件和电磁搅拌力的作用非金属杂质上浮熔池表面形成一层膜，通称氧化膜。夹杂物的防止：（1）减少污染源（2）炉料应进行化学定量分析，以控制有害杂质含量，并经表面清理才能使用。（3）控制炉子到预定的真空度和漏气速度

7、、提高氩气纯度。4、真空坩埚反应熔炼条件下坩埚材料与合金液强烈作用合金的又一污染源例：刚玉坩埚、坩埚周围的MgO填充料5、冷坩埚悬浮熔炼技术一种以原料本身结晶的容壳为容器的晶体生长技术。用于活泼金属、强磁性材料NdFeB及金属间化合物等的熔炼。（示意图如下）特点:(1)不受坩埚材料污染(2)坩埚寿命长第节、真空感应熔炼稀土永磁合金工艺一、原材料的选择原材料选择是保证合金成分的关键。选择标准：一、使成分符合技术要求；二、控制原料带入的有害杂质1、金属钕的选择：(1)、注意碳含量是否偏高(2)、少量Pr允许，其他稀土元素对磁性能不利(3)、生

8、产高性能NdFeB磁体要求：Ce/RE<0.05%;Nd/RE≥99.5%;∑RE≥99.8%2、金属钐的选择目前金属钐是利用金属热还原法生产的，选择时注意Cl-是否超标。3、工业纯铁的选择：