新型高性能纳米晶永磁环.pdf

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1、永磁电机专题新型高性能纳米晶永磁环王会杰赖彬赵睿朱明刚李卫（钢铁研究总院功能材料研究所，北京100081）摘要制备出了高性能热压Nd-Fe-B辐向环，研究了纳米晶热压Nd-Fe-B永磁环的热变形过程，分析了磁环磁性能、微观结构特征。测试了纳米晶磁体的温度系数和磁环的热稳定性。结合纳米晶热变形Nd-Fe-B磁体的流变机理，利用三维有限元分析软件（3D-Deform）分析了磁环织构形成过程。关键词：热压Nd-Fe-B磁环；热压/热变形；高性能永磁环NewHigh-performanceNanocrystallinePerma

2、nentMagneticRingWangHuijieLaiBinZhaoRuiZhuMinggangLiWei（DivisionofFunctionalMaterials,CentralIron&SteelResearchInstitute,Beijing100081）AbstractHotpressedhigh-performanceNd-Fe-Bradiallyorientedringwereprepared.Thehotextrusionprocessofthemagneticringwerestudied.Mag

3、neticpropertiesandmicrostructurewereanalyzed.Thetemperaturecoefficientsofnanocrystallinemagnetsandmagneticthermalstabilityweretested.HotdeformationprocessofnanocrystallineNd-Fe-Bmagnetswerealsoanalyzedbyusingthree-dimensionalfiniteelementanalysissoftware(3D-Defor

4、m).Keywords:hot-pressedNd-Fe-Bringmagnets；hotpress/hotdeformaition；highperformanceringmagnets1引言稀土永磁电动机是钕铁硼磁体最主要的应用领[1-2]域，约占磁体总量的70%。在电动机中应用永磁体，可使电动机产品轻型化、高性能化，其与电力电子技术结合，可制成速度、转矩可调的机电一体化产品。辐向取向R-Fe-B铁基稀土永磁环适合应用于永图1辐向取向永磁环示意图磁电动机中。辐向取向磁环，如图1所示，是指磁环两种方法可以制备全密度辐向取

5、向R-Fe-B整体的取向方向沿着环的径向成辐射状，在磁环内外两永磁环：一是传统的粉末冶金烧结法，二是向后热侧分别形成N极和S极；对辐向取向磁环进行特殊的挤压的方法（backwardextrusion）。烧结辐向Nd-Fe-B脉冲磁化处理，可使磁环的内、外侧形成N极和S极永磁环采用粉末冶金工艺制备，由于需要同极对斥的多对极。辐向取向磁环最适合作电动机的转子和产生辐向磁场，对于小尺寸、高性能、高壁和薄壁定子，在各种电动机中有着广泛的应用前景。目前的烧结磁环难以制备，且烧结磁环无法实现近终成在汽车、计算机等用的永磁电动机中，其

6、转子或定型。热变形纳米晶Nd-Fe-B磁体相对于传统的烧结磁子多采用瓦型磁体拼接磁环。这种磁瓦拼接磁环，体具有很多优势：良好的环境稳定性；近终成型[3-4]；磁极波动较大，功率因数低，效率不高。在消费类低温、短时间的工艺特点使得制备复合磁体成为可电子产品用的微型电动机中多使用磁粉粘结磁环，能[5-8]，相对于烧结磁环，热挤出辐向环具有高磁能磁环中晶粒取向为各向同性。粘结磁环磁性能偏低，积、薄壁和小尺寸的优点[9-11]。国外早在20世纪90并且受粘结剂制约其使用温度也较低。年代就对热挤压辐环展开研究，主要侧重于制备技20

7、10年第11期35永磁电机专题术的研究。研究成分、工艺参数如温度、应变速率等的影响，和热挤压辐环所能达到的磁性能。日本大同制钢公司生产的热挤压R-Fe-B辐环的磁能积2[12]已超过320kJ/m。钢铁研究总院在国内首先报道[13]了制备出高性能热压纳米晶磁环，本文对纳米晶热压磁环的热变形过程进行了分析，分析了磁环磁性能、微观结构，并利用三维有限元分析软件（3D-Deform）分析了磁环织构形成过程。2实验方法首先利用快淬工艺将合金制备成非晶或纳米晶图2材料升温过程曲线快淬带，然后利用热压将快淬带制备成为各向同性全密度磁

8、体，接下来在高温下将同性磁体热挤出为辐向磁环。本实验利用成分为Nd30Fe66.55Co4B0.95Ga0.5的快淬粉，磁粉在550℃~700℃，160~200MPa的压力下热压形成全密度压坯。压坯在750℃~900℃，270～300MPa的压力条件下热挤出成磁环。通过记录不同热变形温度下热变形过程中应力，温度，以及