钕铁硼磁体的主相Nd2Fe14B具有四方晶格结构,在不同方向上具有不同的弹性模量,因而各向同性的纳米晶钕铁硼磁体在热变形过程中晶粒的易磁化轴发生沿压力方向的择优取向,根据这一原理可以实现纳米晶钕铁硼磁体的热变形取向。与磁场晶粒取向相比,热变形晶粒取向更均匀,既适合简单磁体形状,也适合高性能辐射取向环、大尺寸板形和超薄形(厚度小至0.1毫米)磁体的制备。另外,与稀土永磁材料产业内普遍采用的粉末冶金烧结磁体相比,热压磁体具有优异的温度稳定性、耐腐蚀和时间稳定性等特点,特别适合于高精度驱动器、微特电机等方面的应用。例如,热压磁环就具有烧结和粘结磁环的不可代替性:1)磁性能3~4倍于粘结磁体;2)热压环磁性能2倍于烧结磁环,且具有小尺寸、高壁等特点;3)相对目前电机中广泛应用的拼接环,采用整体热压环可改善电机输出特性,显著降低电机损耗。热压工艺具有短流程、近终成型的特点,制备过程高效节能、材料利用率高。如烧结方法需要预留较大的加工余量,而采用热压方法,相比之下原料节省30%~50%。 本实验室自行研制成功真空热压装置,可以实现压力、温度和变形速度的精确控制与实时反馈,为压制长尺寸制品开发了一种新的压制导向结构(专利申请号:200910096931.5),突破了日本在该项技术上的封锁,成功地制备出最大磁能积超过50MGOe的热压永磁体和40MGOe辐射取向磁环,达到了目前业内批量生产制品的最高水平。在材料成分上,综合考虑热压变形和织构形成需要富稀土塑性相而过多富稀土相降低磁性能的矛盾,开发出高磁能积(大于42MGOe)、高剩磁(大于13.4kGs)、和高矫顽力(大于20kOe)、高工作温度(大于120℃)两大类牌号制品,满足不同电机应用需求。针对制品尺寸规格,设计并试验了多种模具材料和脱模结构,研制出十数种不同尺寸规格和牌号的热压辐射取向磁环样品,分别提供给国内外民品客户(如台达电子、德昌电机等)试用,用户均反映比原有烧结产品磁性能高,达到或超过了国外产品的性能,因此希望能够批量采购。与相同尺寸、性能的烧结钕铁硼辐射取向永磁环相比,在相同的充磁条件下,热压辐射环的表面磁通密度大幅度提高近30%,故在保证相同功率输出前提下,器件可以做到进一步小型化,减少重量,降低能耗。 目前,国际上仅有美国MQ和日本大同电子可生产同类产品,中科院宁波材料所磁性材料与器件重点实验室是国内第一家研发出完整高性能热压辐射环的单位,填补了国内在此领域的空白,打破国外企业在高端稀土永磁材料及其相关器件的技术垄断,具有广阔的市场前景。 发表的主要相关论文与专利: 1、 Pengpeng Yi, Don Lee, Aru Yan, Effects of compositions on characteristics and microstructures for melt-spun ribbons and die-upset magnets of Nd12.8+xFe81.2-x-y-zCoyGazB6, Journal of Magnetism and Magnetic Materials , 322,3019 (2010) 2、 M. Lin, H.J. Wang, P.P. Yi, A.R. Yan, Effects of excessive grain growth on the magnetic and mechanical properties of hot deformed NdFeB magnets, Journal of Magnetism and Magnetic Materials,322, 2268(2010) 3、 Pengpeng Yi, Min Lin, Renjie Chen, Don Lee, Aru Yan, Enhanced magnetic properties and bending strength of hot deformed Nd-Fe-B magnets with Cu additions, J Journal of Alloys and Compounds, 491,605(2010) 4、 Zheng Jingwu, Jiang Liqiang, Qiao Liang, Lin Min,Study on the refinement of melt-spun quenching NdFeB powers by ball milling,Journal of Rare Earth,24, 212(2006) 5、 李卫、王会杰、林旻、闫阿儒、陈仁杰、刘兴民、李安华、潘伟,高性能辐向热压环及其制备方法,中国发明专利,专利号:CN 101202143 6、 李东、林旻、闫阿儒、王会杰、潘伟、李卫,一种真空热压机,中国发明专利,专利号:CN 101468523 7、 李东、林旻、闫阿儒、易鹏鹏,一种快速变温真空炉,中国发明专利,专利号: CN 101493282 8、 胡元虎、林旻、闫阿儒、李东、张元宏、沈是茂,一种旋转热处理炉,中国发明专利,专利号: CN 101676416 9、 胡元虎、林旻、闫阿儒、李东、张元宏,一种制造锰铝硬磁合金的方法,中国发明专利,专利号:CN 101684527 10、 胡元虎、林旻、闫阿儒、李东、张元宏,热压炉的压制导向结构,中国发明专利,申请号:200910096931.5 11、 胡元虎、林旻、闫阿儒、李东、张元宏,一种多极磁环的制造方法,中国发明专利,申请号:200910101105.5 12、 易鹏鹏、闫阿儒、李东、林旻,一种同时提高热压磁环磁性能和力学性能的方法,中国发明专利,专利号:CN 101692370A 13、林旻、闫阿儒、李东、易鹏鹏,一种各向异性稀土永磁材料的再生方法,中国发明专利,专利号: 2010101081031
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