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烧结钕铁硼的烧结方式有哪些?

文章出处:常见问题 责任编辑:东莞市汉疆磁电有限公司 发表时间:2020-11-10
  

烧结钕铁硼的烧结是指为了进一步提高磁体的性能和使用性,改进粉末间的接触性质,提高强度,使磁体具有高性能的显微组织特征,需要将生坯加热到粉末基体相熔点以下的温度并保温一段时间的工艺。

烧结是烧结钕铁硼里极为重要的工艺,所有的生产厂家和广大的研究者都极为重视。NdFeB粉末压坯的相对密度一般为50%~70%,孔隙度一般为30%~50%,颗粒间的结合全部都是机械结合,结合的强度极低。
如果成型压力非常大时,已经相互接触的颗粒有的已经产生弹性或者塑性变形,这时样品较为容易裂开,且其显微组织不足以产生高的磁性能。

在生坯的烧结过程中,将发生一系列的物理化学变化。首先,粉末颗粒表面吸附的气体(包括水蒸气)排除,有机物(如等静压中可能沾上的油或者添加的抗氧化剂和润滑剂等)的蒸发与挥发,应力的消除,粉末颗粒表面的氧化物的还原,变形粉末颗粒的回复和再结晶。

其次,原子扩散,物质迁移,颗粒之间的接触由机械接触改为物理化学接触,形成金属键和共价键的结合。最后,粉末间的接触面扩大,出现烧结颈,接下来是烧结颈长大,密度提高,晶粒长大等。

粉末生坯的孔隙率大,表面积也大,因此表面能也大,同时还具有晶格畸变能,使粉末生坯整体上处于高能状态。从能量的角度来看,这是不稳定的,具有自发地烧结与粘结成一个致密体的倾向和驱动力。

因此,在一定温度的条件下,即动力学允许的情况下,粉末颗粒间的接触将由点到面,以便减少表面积和表面能。随着颗粒间的接触面的扩大,生坯开始收缩和致密化,最后成为一个烧结体。简言之,烧结就是粉末结合体由生坯变为毛坯的过程。

烧结钕铁硼

烧结分为液相烧结和固相烧结,这两种烧结方式有很多共同之处。

1、液相烧结

钕铁硼系烧结永磁体由主相(Nd2Fe14B)、富Nd相和富B(Nd1.1Fe4B4)相组成。若该磁体中的B含量小于6.8%,则富B相的成分就很少,那么可以认为磁体是由主相和富Nd相组成的。

从NdFeB的三元相图可以看出,主相的熔点约为1185℃,富Nd相的熔点约为655℃(平衡态)。NdFeB系永磁体的烧结温度一般为1080℃。在该温度下,一般由固态的主相和液态的富Nd相组成,此时就称为液相烧结。

液相烧结的基本过程

液相烧结大体可以分为三个阶段,第一,液相的生成和流动;第二,溶解与析出,即若固相可以溶解在液相中,则当液相出现后,细小的颗粒和大颗粒的突起和棱角部分就会溶解于液相中,当固相在液相中的溶解度超过其饱和度时,就要在大颗粒表面析出;第三,固相烧结,就是如果液相烧结时的液相不足时,部分颗粒间就会直接接触,从而成为固相烧结。因此可以说固相烧结是液相烧结的后一阶段。

2、固相烧结

烧结前粉末是机械接触,在烧结温度下,为减少表面能,其接触面积逐渐扩大形成烧结颈。烧结颈的扩大通过原子扩散和物质迁移来实现,其结果就是使得粉末颗粒更加接近,从而导致烧结体致密化。

液相烧结的致密化

液相烧结中的各个阶段是相互融合的,即在第一个阶段还没有结束时,第二个阶段就已经开始,同样,第二个阶段还没有结束时,第三个阶段就已经开始了。

第一个阶段由于液相的形成,收缩率迅速提高,此时的收缩率主要取决于液相的数量。随烧结温度的提高,液相数量增加,收缩的量也在增加。

第二阶段主要是固相的析出和和溶解来致密化,且速率减缓。第三阶段主要靠固相的扩散或者物质迁移来致密化,致密过程速率进一步减缓。

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