HDDR三元NdFeB各向异性材料的制备

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2002.02.011 第24卷第2期 北京科技大学学报 Vol.24 No.2 2002年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2002 HDDR三元NdFeB各向异性材料的制备 韩景智) 孙爱芝)刘涛) 肖耀福) 王润” 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京，1000832)安泰科技股份有限公，北京，100081 摘要研究了HDDR三元NdFeB各向异性磁粉的制备工艺.发现脱氢速度对HDDR三元各 向异性NdF©B的磁性能具有显著影响；缓慢的脱氢处理有助于材料获得高的各向异性.在最佳 工艺条件下，可获得磁能积为84kJm的HDDR三元NdFeB各向异性粘结磁体. 关键词HDDR;三元NdFeB;各向异性；缓慢脱氢：粘结磁体 分类号TG132.2 广泛使用的粘结NdFeB材料是一种各向同 在140℃固化处理1h,得到粘结磁体样品.在 性材料，也就意味着其理论磁能积只有相应的 CL6型直流磁特性测量仪上，分别沿着样品的 各向异性材料的1/4.氢化歧化脱氢再复合工艺 磁场取向方向和垂直于样品的磁场取向方向测 HDDR)是一种有效的制备用于粘结磁体的各 量其磁化曲线和退磁曲线.本试验采用DOA(de 向异性NdFeB磁粉的方法，是当前稀土永磁研 gree of alignment)来表征磁体的各向异性.DOA 究的一个热点.人们早期认为四合金元素C0,Zr, 的大小由下式表示： Ga等的加人是制备各向异性NdFeB磁粉的必 DOA=(B-B,)/B.I 要条件.1994年Nakamura发现三元NdFeB合 式中，B,和B分别表示磁体平行于取向磁场方 金通过调整工艺也可制得各向异性的NdFeB磁 向和垂直于取向磁场方向的剩磁.这样非取向 粉.本课题组从1990年开始对HDDR法制备各 样品的DOA应为0，而完全取向样品的DOA应 向异性NdFeB材料进行了研究B-s,前期成功地 为1（实际中达到1是不可能的，因为成型技术 制备了六元NdFeBCoZrGa各向异性磁粉.但考 对粘结磁体取向程度有较大影响4) 虑其成本偏高，缺乏市场竞争力，为此近年来继 续对低成本的三元NdFeB合金进行研究，以便 2 试验结果和讨论 得到有实用价值的三元NdFeB各向异性磁粉， 2.1真空HDDR工艺对材料磁性能的影响 这是本文的主要出发点. 前期对六元合金各向异性磁粉的制备工艺 1试验方法 的研究表明，采用真空HDDR处理工艺（所谓 的真空HDDR处理就是将NdFeB粉末首先在 名义成分为Nd,FeB,的合金在真空感应炉 真空下从室温加热到指定的氢处理温度，然后 中冶炼，并在水冷铜模中浇注成钢锭，上述钢锭 再通入氢气，其工艺示意图如图1所示)，可获 在1300K均匀化处理24h,再破碎成粒度小于 得优异磁特性的NdFeBCoZrGa六元合金各向 80目(0.2mm)的粉末.上述铸态粉末经不同的 异性材料.其典型粘结磁体的性能：DOA=0.55, HDDR工艺处理后，得到HDDR各向异性NdFeB B,=0.86T,H.=930kAm1,(BH0m=124kJm-3. 磁粉.质量分数为97%的上述粉末和3%的环氧 本文以此为基础，系统研究了真空HDDR处理 树脂类型的粘结剂混合，并在1.5T的取向磁场 工艺对三元NdFeB合金磁性能的影响 作用下，利用300MPa的压力在100℃温乐成 (1)歧化温度.图2描述了歧化温度对材料 型，成型后对磁体进行反向脉冲退磁.上述磁体 磁性能的影响.随着歧化反应温度的升高，材料 的各向异性、剩磁、矫顽力和磁能积基本上是先 收稿日期2001-0604韩景智男，28岁，博士研究生 增加后减小，并在800℃时达到最大值.这说明 ★国家863计划新材料领域资助项目No.2001AA324016) 过高或过低的歧化温度都不利于材料获得较佳

第 2 4 卷 第 2 期 2 0 02 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n vi e此 iyt o f S e i e n e e a n d l泊c h n o 】o gy B e ji i n g M 〕】 . 2 4 N o . 2 A P .r 2 0 0 2 H D D R 三元 N d F e B 各 向异性材料的制备 韩景智 ” 孙爱芝 ” 刘 涛 ” 肖耀福 ` , 王 润 ` , l) 北京科技大学材料科学 与工程学院 , 北京 , 10 0 0 83 2) 安泰科技股份有限公司 , 北京 , 10 0 0 81 摘 要 研究 了 H D D R 三元 N deF B 各向异性磁粉 的制备工艺 . 发 现脱氢 速度 对 H D D R 三元 各 向异性 N deF B 的磁性 能具有显 著影响 ; 缓慢 的脱氢 处理有 助于材 料获得高 的各 向异性 . 在最 佳 工艺条 件下 , 可获 得磁 能积 为 84 kJ · m3 的 H D D R 三元 N d eF B 各向异性粘 结磁 体 . 关键词 H D D R ; 三 元 N d eF ;B 各 向异性 ; 缓 慢脱 氢; 粘结磁 体 分类号 T G 13 2 . 2 广泛使用的粘结 N dF e B 材料是一 种各 向同 性材料 , 也就意味着其理论磁能积只 有相应 的 各 向异性材料的 14/ . 氢化歧化脱氢再 复合 工艺 ( H D D助 是一种有效 的制备用于 粘结磁体 的各 向异性 N dF e B 磁粉 的方法 , 是 当前稀土永磁研 究 的一个热 点 . 人们早期认为 「l]合金元素 C o, Z ,r G a 等的加人是制备各 向异性 N dF e B 磁粉 的必 要条 件 . 19 94 年 N ak am ur a l2] 发现 只元 N dF eB 合 金通 过调整工艺也可 制得各向异性 的 N dF e B 磁 粉 . 本课题组从 19 90 年开始对 H D D R法制备各 向异 性 N dF e B 材料进行 了研究 〔, 一 S J , 前期成功地 制备 了 六元 N dF e B C oZ rG a 各 向异性磁粉 . 但考 虑其成本偏高 , 缺乏 市场竞争力 , 为此近年来继 续对 低成本 的三元 N dF e B 合金进行研究 , 以便 得 到有实用价值 的三元 N dF e B 各 向异性磁粉 , 这是本 文的主要 出发点 . 在 140 ℃ 固化处理 l h , 得到粘结磁体样 品 . 在 C L 6 型 直流磁特性测量仪 上 , 分别沿着样 品 的 磁场取 向方 向和 垂直于 样品 的磁场取向方 向测 量其磁化 曲线和 退磁曲线 . 本试验采用 D O A (de - gr e of ial g 力m e in )来表征磁体 的各 向异性 . D O A 的大小 由下式表示 : D O A = (B lrI 一 Br J B/ r1: 式 中刀lr {和 Br 、 分别表示 磁体平行 于取 向磁场方 向和 垂直于取 向磁场方 向的剩 磁 , 这样非取 向 样品 的D O A 应为 0 , 而 完全取 向样 品的 D O A 应 为 l( 实际 中达到 1 是不可 能的 , 因为成型 技术 对粘结磁体取 向程度有较 大影 响 ! .4 ” 1 试验方法 名义成分为 N 成eF s0 B 7 的合金在真空感应炉 中冶炼 , 并在水冷铜模 中浇注成钢锭 . 上述钢锭 在 13 0 K 均匀化处理 24 h , 再破碎成粒度小 于 80 目 .(0 2 ~ ) 的粉末 . 上 述铸态粉末经不 同的 H D D R 工艺处理后 , 得到 H D D R 各向异性 N dF e B 磁粉 . 质量分数为 97 % 的上 述粉末和 3% 的环氧 树脂类 型 的粘结剂混合 , 并在 1 . 5 T 的取向磁场 作用 下 , 利用 3 0 M aP 的压力 在 1 0 ℃ 温压成 型 , 成型 后对磁体进行反 向脉冲退磁 . 上述磁体 收 稿日期 2 0 1刁6刁 4 韩景智 男 , 28 岁 , 博士研 究生 * 国家 8 6 3 计划 新材料领 域资助项 目(N 0 2 0 0 l A A 3 24 0 16 ) 2 试验结果和讨论 .2 1 真空 H D D R 工艺对材料磁性能的影响 前期对六元合金各 向异性磁粉的制备工艺 的研究表 明 「4, ’ J , 采用真空 H D D R 处理工艺 (所谓 的真空 H D D R 处 理就是将 N d eF B 粉末首先在 真空 下从室 温加热 到指定 的氢 处理温度 , 然后 再通人氢气 , 其工艺示 意图如图 1 所示 ) , 可 获 得优异磁特性 的 N dF e B C o Z心 a 六元合金各 向 异性材料 . 其 典型 粘结磁体的性能: D o A 二 0 . 5 , B r = 0 · 8 6 T , 从 = 9 3 0 k A · m 一 ’ , (召功 m = 12 4 kJ · m 一 , . 本文 以此为基础 , 系统研究 了真空 H D D R 处理 工艺对三元 N dF e B 合金磁性能 的影 响 . ( l) 歧化温度 . 图 2 描述 了歧化温度对材料 磁性能的影 响 . 随着歧化反 应温度的升高 , 材料 的各 向异性 、 剩磁 、 矫顽力和 磁能积基本上 是先 增加后减小 , 并在 8 0 ℃ 时达到最大值 . 这说 明 过高或过低 的歧化温度都不利 于材料获得 较佳 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2002. 02. 011

138 北京科技大学学报 2002年第2期 V-HD DR 0.5 800 vod 0.4 0.3 &600 0.2 10Pa的H: 高真空 0 400 真 40 效 2 200 0.5 0.4 0 2 3 45 6 0.3 t/h 600 图1真空HDDR工艺示意图 400 Fig.1 Schematic diagram of vacuum-HDDR treatment 200 0.25 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.20 p/×10'Pa 0.15 图3吸氢歧化分压对材料磁性能的影响 0.10 Fig.3 Effect of disproportionation hydrogen partial pres- · 60 sure on magnetic properties of bonded magnet 0.6 40 0.4 0.60 0.2 0.55 800 800 400 760 0.6 750 780810 840 870 t城化/℃ 0.4 图2歧化温度对材料磁性能的影响 60 Fig.2 Effect of disproportionation temperature on 30 magnetic properties of bonded magnet 810 840 870 900 的综合磁性能.综合考虑，歧化温度选为800℃ ®复/℃ (2)歧化分压.歧化过程中氢压的变化对材 图4脱氢温度对材料磁性能的影响 料的性能有较大的影响，为此进行了考察.根 Fig.4 Effect of desorption temperatuer on magnetic pro- 据Nd.FenB相歧化反应氢分压pa为： perties of bonded magnet P4=exp(-186x10+15.31)） T (1) 减小，剩磁和磁能积先增大后减小.这说明高的 可知，Nd.Fe B相在800℃歧化分解时，其临界 脱氢温度有利于材料各向异性的形成，但同时 歧化氢压为0.17×10Pa.为此考察的氢分压范围 会造成材料矫顽力的下降.为使材料获得较佳 定为0.2×103~1.0×105Pa. 的综合性能，脱氢温度选定为850℃ 图3描述了歧化氢分压对材料磁性能的影 通过上述研究，可以发现三元NdFeB合金 响.随着氢分压的升高，材料的各向异性逐渐降 经最佳的真空HDDR处理后，虽然可获得各向 低，但剩磁，矫顽力和磁能积逐渐增大.当进一 异性，但其各向异性仍然很弱且综合性能较差， 步提高氢压时，材料的磁性能变化不大.综合考 然而三元NdFeB合金铸态粉末的各向异性 虑，氢分压可选为1.0×10Pa D0A)高达0.65，同时早期六元合金的各向异性 (3)脱氢温度.图4描述了脱氢温度对材料 也高达0.55（见表1），这就提示能否通过工艺的 磁性能的影响.由图4可以看出随着脱氢温度 改进来提高三元NdFeB合金的各向异性，从 的升高，材料的各向异性逐渐增加，矫顽力一直 而使三元NdFeB材料的综合性能得到相应的 提高

北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 2年 第 2期 V 一 H D 阅 O O \ . _ ….厂一1 一1 一 牙材布口一 厂… ( . 哎ù 4 内内` j o0n 八ù产U6 ù fl 4 咋J ..600642O , ěà立、之勺争 ` 0 0 { 厂一一一门 \ , , 6 0 0 卜 1 1 1 尸 } / l , 八 , 。 _ ` 、 , 二 {* 古 * 之 } / } ` U dr 阴 n ` }向 县纪 ` ” 。 }/晕{ } 2 0 0 卜l ! ! O L一 一一 - - L se es es ~ we es j es - 一 J es es es一 - ~ - - J es es 一一 0 1 2 3 4 5 6 r / h 图 1 真 空 n D D R 工艺 示意 图 F i.g l S e h e m a it c d i a g r a m o f v a c u u m 一 H D D R t er a t m e n t 吮 叫 4 0 0 2 00 ;日 · 侧越减 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 P 扩 x 10 , P a 图 3 吸氮歧 化分压 对材 料磁 性能的影 响 F ig · 3 E fl 沁e t o f d is p or P o rt io n a iot n 勿d or ge n p a rt i a l p r es - s u 代 o n m a g o e t ic P or 伴r 柱韶 o f bo n d ed 山 a gn e t 欢 闷 0 . 60 / 一人\ \ 斗 一 丫介 , / 人~ 一 丫 /才份 抽 7 5 0 7 80 8 1 0 8 4 0 8 7 0 从化 ℃ / 图 歧2 化温 度对 材料 磁性 能 的影响 i F.g 2 E fe e t o 坛f d Por P o r i t o n a iot 加n m P e ar tu er 0. m a g n e ti e P r o P e r ti e s o f b o n d e d m a g n e t 气 0 . 6 勺 沂一一 / 声 节卜卜 \ . 了尹卜 \ 下州卜、 麦 U 4 ù, .0 00 4080 州自O 一l日 · 斌习ù城 、à八尺以ōU 0 ” ù、 é 0 ,乙 nU 2- 乙一工尸、ù1且Uù 4 八Un ù 阅自O ,!已 · 立、日巴 ù、口n ù 0 ù、 ù 0 `0 .087 一日 · 习硬、城 40 八Un .063 甲日 · 丈、ǎ每ōà 的综 合磁性 能 . 综合考虑 , 歧化温度选为 8 0 ℃ . (2) 歧化分压 . 歧化过 程中氢压的变化对材 料的性能 有较大 的影 响 `6] , 为此进 行 了考察 . 根 据 N 氏F’el B 相歧 化反应氢分压尸d 为 : 8 10 8 4 0 87 0 90 0 板傀 / ℃ 图 4 脱 氢温 度对 材料磁性能的 影响 F i g · 4 E fe e t o f d e s o r P it o n t e m P e r a t u e r o n m a g n e it c por - P e r iet s o f b o n d e d m a gn e t , d 一 e。 (群黔斗1 5 . 3 1 ) ( 1) 可 知 , N 选F’el B 相在 8 0 ℃ 歧化 分解 时 , 其 临界 歧化氢压为0 . 1 7 “ 105 Pa . 为此考察 的氢分压范围 定为 0 . 2 x l 0 5 一 1 . o x l 0 5 Pa . 图 3 描述了歧 化氢分压对 材料磁性 能的影 响 . 随着氢 分压的 升高 , 材料的各向异性逐渐 降 低 , 但剩 磁 、 矫顽力 和磁能积逐渐增 大 . 当进一 步提高氢压时 , 材料 的磁性能变化不大 . 综 合考 虑 , 氢分压 可选为 1 . x0 l护 P.a (3 ) 脱 氢温度 . 图 4 描述 了 脱氢温度对材料 磁性能 的影响 . 由图 4 可 以 看 出随着脱氢温度 的升高 , 材料 的各 向异性逐渐增加 , 矫顽力一直 减小 , 剩磁和 磁能积先增大后减小 . 这说 明高 的 脱氢温度有 利于 材料各 向异 性的形成 , 但同 时 会造成材料 矫顽 力 的下 降 . 为使材 料获得较佳 的综合性 能 , 脱 氢温度选定 为 8 50 ℃ . 通过上述研究 , 可 以发现 三元 N dF e B 合金 经最佳 的真 空 H D D R 处理后 , 虽然 可获 得各 向 异性 , 但其各 向异性仍然很弱且综 合性 能较差 . 然 而 三 元 N dF e B 合 金 铸 态 粉 末 的各 向异 性 o( O )A 高达 0 . 65 , 同时早期六元合金的各 向异性 也高达 0 . 5 (见表 l) , 这就提示能 否通过工艺 的 改进来提 高三元 N dF e B 合金 的各 向异 性 , 从 而使 二元 Nd eF B 材料 的综合 性能得 到相应 的 提高

Vol.24 韩景智等：HDDR三元NdFeB各向并性材料的制备上艺研究 ·139。 表1真空HDDRI艺对六元合金和三元合金磁体磁性 S-DR 能的影响 V-HD Table 1 Effect of vacuum-HDDR process on magnetic pro- 800 perties of NdFeBCoZrGa and NdFeB bonded magnet 600 10Pa的H2 在/ 高 合金 DOA B/T H/kA.m(BH)_/kJ.m 真 真 三元合金的铸态0.65 124 400 空 NdFeBCoZrGa 0.55 0.86 930 124 200 六元合金 三元合金 0.230.62 804 62 0 1 23 4 5 三元合金* 0.530.78 640 84 t/h 注：*该一元合金的处理工艺为改进后的最终真空HDDR 图5改进后的HDDR工艺示意图 处理工艺 Fig.5 Schematic diagram of improved vacuum-HDDR process 2.2改进后的真空HDDR工艺对三元NdFeB合 0.30 金磁性能的影响 0.25 近来的研究工作表明m,HDDR NdFeB材料 0.20 的性能尤其各向异性与脱氢反应进行的速度有 0.15 60 关，缓慢的脱氢处理有助于材料获得较好的各 2 向异性.高真空脱氢由于较快地将氢处理炉中 的氢气分压由1.0×10°Pa降到高真空，因而不利 (Hg) 于材料各向异性的获得，为此对先前的真空 0.60 HDDR处理工艺进行了改进，将高真空脱氢改 0.40 进为低真空和高真空联合脱氢.采用低真空脱 900 870 氢可实现缓慢的脱氢处理，而随后进行的高真 840 空脱氢则是为了使脱氢反应完全进行，改进后 8I0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.81.0 的HDDR处理工艺示意图如图5所示 Pa/x10'Pa 低真空下的脱氢处理首先是通过将脱氢过 图3脱氢分压对材料磁性能的影响 程中的氢分乐控制在某一定值来实现的，脱氢 Fig.3 Desorption hydrogen partial pressure on magnetic 分压不同时，脱氢反应进行的速度不同，为此考 properties of bonded magnet 察了不同的脱氢分压对材料磁性能的影响.由 于Nd,FeB的吸氢歧化和脱氢再复合反应是一 较高时尤其是高于临界脱氢分压以后，缓慢的 个可逆反应，因此可根据式(1)求得脱氢温度为 脱氢反应由于热力学的原因没有发生，所以最 850℃时，其临界的脱氢分压为0.35×10Pa,即只 终材料的各向异性较差.但也正因为此，使得实 有当脱氢分压小于0.35×10Pa时，脱氢再复 际脱氢反应进行的时间缩短了，从而避免了再 合反应才能发生.可是也有文献报道侧，脱 复合后晶粒的粗化或异常长大，相应地材料的 氢氢分压很高时，材料才可获得高的各向异 矫顽力得到了一定程度的改善.当进一步提高 性，鉴于此，将脱氢分压的考察的范围定为 脱氢分压时，由于高氢压下的脱氢反应完全相 (100Pa1.0x10Pa. 同，使得材料的性能基本没有变化.随后对上述 图6描述了脱氢分压对材料磁性能的影响. 粘结磁体垂直于磁场取向的表面进行了X射线 随着脱氢分压的增加，材料的各向异性、剩磁和 衍射分析，结果表明随着缓慢脱氢反应的进行， 磁能积先增大而后减小，而矫顽力则一直增加. (105)和(006)晶面的衍射蜂的强度增强了（见图 当脱氢分压进一步增加时，材料的性能变化不 7),这就进一步表明缓慢脱氢处理的确有助于 大.脱氢分压较低尤其在临界脱氢分压附近时， 材料各向异性的改善 由于脱氢反应进行得比较缓慢，在热力学上是 可是在试验过程中发现将脱氢分压准确控 有利于Nd,FeB各向异性核的择优形成和长大， 制在某一定值比较困难，因为无法将刚刚脱出 也有利于材料各向异性的改善；而当脱氢分压 的氢气及时抽走，这样考察的每一恒定脱氢分

从 . 1 一 24 韩景 钾等 : H D D R 三 元 N dFe B 各 向异性 材料 的制备 _ L 艺研 究 表 1 真 空 H D D R 工艺对 六元合 金和 三元合 金磁体磁 性 能的影 响 aT b l e 1 E fe c t of v a e u u m 一 H D D R Pro e e o n m a s s g n e ti e Pro - p e r iet o s f N d F出C o Z rG a a . d N d F eB b o n d e d m a g n e t 合金 D o A B汀 从爪A . m 一 , (召功 m泪 · m 一 , S 一 D R 低真空 高真空 V 一 H D 1 0 , P a 的 H Z / 加履/ L es `es.jl es月Leses卜. 0 八OZO J 伟`, 护、甸 124 一 6284 9308046 三元合金的铸态 N d F e B C O Z t G a 六元合金 三元合金 三元合金 * 6 5 一 5 5 0 . 8 6 0 . 2 3 0 . 5 3 0 . 6 2 0 . 7 8 注 : * 该只元合金 的处理 工艺为改进后 的最终真 空 H D D R 处理 工 艺 图 5 改进后 的 iF g . 5 S c b e m a t i e d i a g r a m P钧Ce s s 3 4 5 r / h R D D R 工艺 示意图 o f i m P vor e d v a e u u m 一 H D D R 八U气à n ù,、八UC 甘n 白今 ù 只61 à、ù , 64 … nU” nC .2 2 改进后的真空 H D D R 工艺对三元 N d F e B 合 金磁性能的影响 近来的研究工 作表明 ’ 7 , , H D D R dN eF B 材料 的性能尤其各 向异性 与脱氢反 应进行 的速度有 关 , 缓慢 的脱氢 处理有助于 材料 获得 较好 的各 向异性 . 高真空 脱氢 由于 较快地将氢处理炉 中 的氢气分压 由1 . 0x 10 , P a 降到高真空 , 因 而不 利 于 材料各 向异 性的 获得 , 为此 对先 前的 真空 H D D R 处理工 艺进行 了改进 , 将 高真空脱 氢改 进为低真空 和 高真空联合脱氢 . 采用 低真空 脱 氢 可实现缓慢 的脱氢处理 , 而 随后 进行的高真 空 脱氢则是 为了使脱氢反应完 全进行 , 改 进后 的 H D D R 处理 工艺示 意图 如图 5 所示 . 低真空下 的脱氢处理首先是通 过将脱氢过 程 中的氢分压控制在某一定值来实现 的 , 脱氢 分压不 同时 , 脱氢反 应进行的速度不 同 , 为此考 察 了不 同的脱氢分压对材料磁性能 的影 响 . 由 于 N 违F e 、4 B 的吸氢歧化和 脱氢再 复合反 应是一 个可 逆反 应 , 因此可 根据式 ( l) 求得脱 氢温度为 8 50 ℃ 时 , 其临界 的脱氢分压为0 . 3 5 x l 0 , p a , 即只 有 当脱 氢 分压 小 于 .0 3 5 “ I J aP 时 , 脱 氢再 复 合反 应 才 能发 生 . 可 是 也 有 文 献报 道 〔s1 , 脱 氢 氢分压 很高 时 , 材料 才 可 获得 高 的各 向异 性 . 鉴 于 此 , 将 脱 氢 分 压 的 考 察 的范 围 定 为 ( 10 0 P a ~ l . o x l o , P a . 图 6 描述 了脱氢分压对材料磁性能的 影响 . 随着脱氢分压的增加 , 材料的各 向异性 、 剩磁和 磁能积先增大而 后减小 , 而 矫顽力则一直增加 . 当脱氢分压进一 步增加时 , 材料 的性能变化不 大 . 脱氢分压较低尤其在临界脱氢分压附近 时 , 由于脱氢反应进行得 比较缓慢 , 在热力学上 是 有利于 N d Z F e : 4 B 各向异性核 的择优形成和长大 , 也有利于 材料各 向异性 的改善 ; 而 当脱氢分压 袱 O O 0 . 3 0 0 . 2 5了入丫一 一一 . 一~ . , 宋 . 、 斗一福一一 尸一刁、 ~ 一 … 1 1 1 口 才丫忙 . · 一 , l l ǐ l 立、ǎ勺à之争 贬 ó 勺 ō 908714 一日 · 砚习、减 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 几 / x 】0 , P a 图 3 脱氢分 压对材 料磁 性能 的影响 iF g · 3 D es o r Pit o n b yd or ge n aP 币a l P卿 , u 邝 o . m a gn e拄e P or P e rt i e s o f b o n d e d m a g n e t 较高时尤其是高于 临界脱氢分压 以后 , 缓 慢的 脱 氢反 应 由于 热力学的原 因没有发生 , 所 以 最 终材料 的各 向异性较差 . 但也正 因为此 , 使得实 际 脱氢反 应进行的时间缩短 了 , 从 而避免了 再 复合后晶粒的 粗化或异常长大 , 相应地材料的 矫顽 力得到 了一定程度 的改善 当进 一 步提高 脱 氢分压时 , 由于 高氢压 下 的脱 氢反应 完全相 同 , 使得材料的性能基本没有 变化 . 随后对上 述 粘结磁体垂直于 磁场取向的 表面进行 了 X 射线 衍射分析 , 结果表 明随着缓慢脱氢反应的 进行 , ( 105 )和 (0 0 6) 晶面 的衍射峰 的强 度增强 了 (见图 7) , 这就进一 步表 明缓 慢脱 氢处理的 确有助 于 材料各 向异性 的改善 . 可 是在试验过程 中发 现将脱 氢分压 准确控 制在某一 定值 比较 困难 , 因 为无法将刚刚脱 出 的氢气及时抽走 , 这样 考察 的每一恒定脱氢分

·140· 北京科技大学学报 2002年第2期 的合金元素（如Dy等）来改善材料的娇顽力，进 而带动材料剩磁和材料退磁曲线方形度的提 高，从而使三元NdFeB各向异性材料真正成为 缓慢脱氢 高性能价格比的实用材料. 3结论 快速脱氢 纯三元的NdFeB合金经适当的HDDR工艺 30 35 40 45 50 处理后，可获得具有较高各向异性的材料.其典 20/() 型粘结磁体的性能为：D0A=0.53,B,=0.78T, 图7粘结磁体与磁场方向垂直平面的X衍射图 H。=640kAm‘,(BH0a=84kJm. Fig.7 XRD pattern of bonded magnet plane perpendicula 参考文献 to the alignment 1 Takashita N,Nakayama R.Magnetic Property and Micro- 压仅仅是一个名义值而已.同时由于氢分压是 Structure of NdFeB Magnet Powder Produced by Hydro- 通过氢气和氩气的混合来实现的，操作较为复 gen Treament.[in:]Prol0th Int Workshop on RE-Magnet 杂，尤其不适用于工业化的生产，因而对缓慢脱 and Their Appl.Japan:Kyota,1989.551 氢处理的方式进行了改进.所采用的试验方案 2 Nakamura R,Takashita T.Effect of HDDR Treatment Condition on Magnetic Property of NdFeB Anisotropy 是通过控制氢处理炉内氢气的抽气速率来实现 Powder[J].J Appl Phys.1994,76:6828 的.研究结果表明这种改造是成功的.当抽气速 3孙爱芝.HDDR NdFeB材料的磁特性及其矫顽力机 率为2.4×10-3m3·min'、抽气时间为25min时，材 理D][博士学位论文].北京：北京科技大学，1996 料可获得较佳的综合磁性能，其中B.=0.78T, 4刘旭波.HDDR各向异性NdFeB及其各向异性形成 H.=640kAm',D0A=0.53,(BH0m=84kJm3. 机理D][博士学位论文].北京：北京科技大学，2000 三元NdFeB合金经过缓慢的脱氢处理后可 5岳明.HDDR各向异性NdFeB的成分、工艺及各向 异性机理的研究D[博士学位论文].北京：北京科 获得高各向异性的材料，但应该看到该合金的 技大学，2001 性能与早期六元合金的性能还存在一定的差距 6 Mishima C.Magnetic Properties of NdFeB Anisotropic (见表1).而最主要的差距体现在三元合金的剩 magnet Powder Produced by the d-HDDR Method [C]. 磁和矫顽力偏低.因此为了进一步提高三元合 [in:]Pro16th Int Workshop on RE Magnet and Their Appl 金的性能，使其走向实用化，应从提高三元合金 Japan:Sendai,2000.873 7 Nakamura H,Kato K,Book D,et al.[in:]Proc15th Int Wor- 的矫顽力着手.从目前的实验结果来看，三元 kshop on Rare-Earth Magnets and Their Applications[C] NdFeB合金仅仅通过工艺改进获得高各向异性 Germany:Dresden,1998.507 和矫顽力超过900kAm的可能性不大.因而期 8 Gao Jianrong,Song Xiaoping,Wang Xiaotian.Effects of 望在保证三元合金高各向异性、不过多增加成 Reduced Hydrogen Pressure on Magnetic Properties of 本的前提下，将三元NdFeB合金微合金化，即 HDDR-treated NdFeGaB Alloy Powders [J].J Alloys 在三元合金的基础上加入微量的高各向异性场 Comp,1998,267:270 Fabrication of Ternary NdFeB Anisotropy Powder by HDDR Process HAN Jingzhi,SUN Aizhi",Liu Tao,XIAO Yaofu,WANG Run 1)Material Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing.100083 2)Advanced technology and material limited company,Beijing,100081 ABSTRACT The preparation process of HDDR ternary NdFeB anisotropic powder was studied.The research results showed that the effects of desorption rate of hydrogen on the magnetic properties of HDDR ternary NdFeB anisotropy were remarkable,and slow desorption treatment was beneficial to the attainment of strong anisotropy.By the optimum HDDR treatment,the HDDR ternary NdFeB anisotropy bonded magnet with B. of 0.78 T,H.of 640 kA.m and (BH)u of 84 kJ.m can be obtained. KEY WORD HDDR;ternary NdFeB;anisotropy;slow desorption;bonded magnet

北 京 科 技 大 学 学 报 0 0 年 第 z 期 2 2 r 、 . O 竺 下 吮瘾 的合 金元素(如 D 等 y )来改善 材料 的矫顽力 , 进 而带 动材 料剩 磁 和 材 料退 磁 曲线方 形度 的提 高 , 从而使三元 N dF eB 各 向异性材料真正成 为 高性能价格 比的实用材料 . 2 8 / ( O ) 图 7 粘 结磁体与磁 场 方 向垂 直 平面 的X 衍射 图 F ig . 7 X R D P a et r n o f b o n d e d m a g n e t p la n e P e r P e n d i c u l a ot t h e a l ig n m e n t 压仅仅是一个 名义值 而已 . 同时由于氢分压是 通过氢气 和 氢气 的混合 来实现 的 , 操作较 为复 杂 , 尤其 不适用 于工业化 的生产 , 因而对缓慢脱 氢处理 的方式进行 了 改进 . 所 采用 的试验方 案 是通过控制氢处理炉 内氢气 的抽气速率来实现 的 . 研究结果表明这种改造是成功 的 . 当抽气速 率 为2 . 4 x 1 0 一 , m , · m i n 一 ’ 、 抽气 时间为 2 5 m i n 时 , 材 料 可 获 得较佳 的综 合磁性 能 , 其 中Br 二 .0 78 T , 从 “ 6 4 0 k A · m 一 , , D O A = 0 . 5 3 , (刀功 m ax = 8 4 kJ · m 一 , . 二元 N dF e B 合金 经过缓 慢的脱氢处理后可 获得高各 向异性的材料 , 但应该看 到该合金 的 性能与早期六元合金的性 能还存在 一定 的差距 (见表 1) . 而 最主 要的差距体现在三元合金 的剩 磁和 矫顽 力偏低 . 因此为 了进 一步提高三元合 金 的性能 , 使 其走 向实用化 , 应从提高三元合金 的矫顽 力着手 . 从 目前 的实验结 果来看 , 三元 N dF e B 合金仅仅通过工艺改进 获得 高各 向异性 和矫顽力超过g o kA · m 一 ’ 的可能性不大 . 因而期 望在保证三元合金 高各 向异性 、 不过多增 加成 本 的前提下 , 将三元 N dF e B 合金 微合金化 , 即 在三元合金 的基础上加人微量 的高各 向异性场 3 结论 纯三元 的 N dF e B 合金 经适 当的 H D D R 工艺 处理后 , 可获得具有较高各 向异性的材料 . 其典 型 粘 结 磁 体 的 性 能 为 : D O A = .0 53 , Br = .0 78 T , 从 = 6 4 0 kA · m 一 ’ , (角的~ = 8 4 kl · m 一 , . 参 考 文 献 l 工水 a s h i at N , N a k a y am a R . M a助 e ti c P r o P e ’ryt an d M i e or - St ur c t u r e o f N d F e B M a gn e t P ow de r P r o d u e e d by yH dr o - ge n rT e am e in . [ i n : ] P r o 10t h ntI Wb kr s ho P o n R E 一 Ma gn e t a n d hT e ir A p l . JaP an : yK o at , 19 8.9 5 51 2 N a k aJ 肚 uar 民 毛水 a s h iat .T E fe ct of H D D R T r e a 七n e in C o n dit i o n o n M a gn e ti e Por P e yrt o f N dF e B A n i s o tr o yP P o w d e r lJ ] . J AP PI Phy s . 19 9 4 , 7 6 : 6 8 2 8 3 孙 爱芝 . H D D R N deF B 材料的磁特性及 其矫 顽力 机 理 [D l:[ 博士学位 论文 」 . 北 京 : 北 京科技大学 , 19 % 4 刘 旭波 . H D D R 各向异性 N dF e B 及其各 向异性形 成 机理 [D] : [博士学位论文 〕 . 北京 : 北 京科技大学 , 2 00 5 岳 明 . H D D R 各向异 性 N dF e B 的成 分 、 工 艺及各 向 异性 机理的研究 [D] : [博士学 位论文 〕 . 北京 : 北 京科 技大 学 , 2 0 0 1 6 M i s h im a C . M a g n et i e Por P e rt i e s o f N dF e B A n i s o t r o Pi c m a gn e t P ow d e r P r o d u c e d b y ht e d ~ H D D R M e th o d [ C ] · [i n : ] P r o 16th Iin W b ikr h o P o n R E M a gn et an d hT e i r A p l . J a P an : S e n d a i , 20 0 0 . 8 7 3 7 N ak a m ur a H , K a t 0 K, B o k D , e t al . 【i n : ]P r o e l s ht l nt 认o/ r - k s h oP o n Rar e 一 E a r th M a助e t s an d T h e i r AP P li e at i o n s [ C ] · G e mr an y : D er s d e n , 1 9 9 8 . 5 07 8 G a o j i anr o n g , Son g X iao Pin g , V角叮g X i a o t ian . E fe e t s o f eR du e e d H y dor 郎n Per s s uer o n M ag n e t i e P r o P ert i e s o f H D D R ~ t r e aet d N dF e G aB A l l o y P o dw e sr [ J ] . J A l loy s C o m P , 1 99 8 , 2 67 : 2 70 侧燃禽霉 F ab r i e at i o n o f eT m a yr N d F e B A n i s o tr o Py P o w d e r b y H D D R P r o c e s s AH N iJ 侧夕h i , ), S助 V A ihz i , ), L i u aT o , ), 方又扭O aY妙 , ), 恻刀 G Ru n l )Mat e ir a l S e i e n e e an d E n g ien e n n g S c h o o l , U S T B e ij in g , B e ij i n g , 10 0 0 8 3 2 ) A d v an c e d te e hn o l o gy an d m at e ir al lha ite d e o m P an y , B e ij in g , 10 0 0 8 1 A B S T R A C T hT e Pr eP ar at ion Por e e s s o f H D D R te m a ry N dF e B an i s o tr o P 1 e P ow d e r w a s s ot d i e d . hT e re s e ar c h r e s u lt s s h o w e d ht at hte e fe e t s o f de s o 印t i o n r ate o f hy dr o g e n o n ht e m a g n e it e Pr o Pe rt i e s o f H D D R t e m 田了 N dF e B an i s o tr o Py w e re r em ar k a b l e , an d s l ow d e s o rp it on tr e a it n e in w a s b e en if e i a l t o ht e a t a in 匡n e in o f s otr n g an i s o tr o Py . B y ht e o Pit m tn H D D R etr a t m e nt , ht e H D D R t e m a yr N dF e B an i s o t r o Py b o n d e d m a g n e t w iht B r o f 0 . 7 8 T , 从 o f 6 4 0 kA · m 一 ’ an d (匆的 m ax o f 8 4 U · m 一 , e an b e ob iat n e d . K E Y W O R D H D D R ; t e m a yr N dF e B : ian s o tr o Py ; s l o w ds s o rp t i o n : b o n de d m a g n e t