工艺奥秘:烧结钕铁硼成型工艺全揭密
发布网友
发布时间：2024-10-08 01:43
共1个回答
热心网友
时间：2024-11-03 12:12
湿法成型工艺在功能陶瓷领域广泛应用。日立公司在2001年通过使用矿物油作为溶剂并添加表面活性剂油酸甲酯，成功制备出高性能磁体，其Br值为1.46 T（14.6 kG），Hc值为1.20 MA/m（15.1 kOe）。有机试剂的润滑作用提高了粉末的流动性和取向度，从而制备出高均匀性的压坯。然而，湿法成型工艺较为复杂，效率低，且在烧结过程中溶剂的大量释放会损伤真空系统，残留的碳也会对磁体性能产生影响。因此，湿法成型方式逐渐被淘汰。
干法成型成为规模化生产首选方式。磁粉在一定形状的模腔中受到磁场取向，通过压头合模完成压制成型。干法成型根据磁场方向与压制方向的关系分为平行压和垂直压两类，其中垂直压方式破坏粉末取向度较小，被广泛采用。国内采用两步压制法，首先将生坯密度压至3.8-4.1g/cm3，然后采用等降压（约180MPa）提高压坯密度至4.5g/cm3，但不破坏已有的取向水平。这种方式适用于各种模具，生产效率高，性能稳定。然而，垂直压机压制和等静压成型方法存在以下缺点：（1）坯料变形量和氧化层*导致加工余量多、出材率低；（2）二次压制需要在生坯后进行真空塑封，工艺周期长，自动化程度低；（3）压制过程对粉末取向度仍存在破坏。
当前努力改进的主要方向是实现成型到烧结过程的自动化生产，以及采用无压成型等方法进一步提升取向度。此外，针对瓦型、环形、薄片和复杂异型产品的近终成型工艺和无加工成型工艺也得到了发展。这些改进可以实现与最终成品形状相近的直接生产，减少加工步骤和成本。
一次成型工艺通过增加成型压机的压强，将生坯密度提升至4.2g/cm3以上，取消等静压步骤，实现了全自动成型压机的压制和机械手自动码放，通过惰性气体防护下的密封通道和连续式烧结炉，实现了自动化生产，有利于工艺和性能的稳定性。
无压成型方法以松装状态或微压状态下进行取向，带模具进行真空或高压烧结。这种工艺对模具材质、磁导率和内腔壁粗糙度有较高要求，但由于粉末间隙过大，仅依靠烧结过程中毛细作用致密化难度大，容易产生收缩变形。
橡皮膜等静压脉冲磁场成型方法填充磁粉后的橡胶模置于金属模中，通过脉冲磁场取向，金属压头将橡胶膜和磁粉压缩，橡皮膜向内腔膨胀，将等静压力施加到粉末样品上。由于模腔内壁与粉末间不产生相对运动，取向度得到了较好的保持，但橡胶膜与钢模硬度及杨氏模量的差异可能导致压坯产生非均匀变形。
近终成型工艺（单片压）采用平行压机，磁场取向和压制方向相同，对取向破坏程度较高。单片压方式可以一次成型圆柱、圆环、异型和单片产品，压制精度高，磁性能一致性好，减少了加工余量，提高了材料利用率。但对粉末流动性、压机（伺服控制精度、磁场大小及均匀性、自动布粉等）、模具和烧结工艺等有更高的要求。
3D打印技术作为一种增材制造技术，通过逐层打印将粉末状金属构造工件。理论上，采用区域定向磁场取向主相晶粒，低温熔融晶界相颗粒包裹主相晶粒，可以实现高取向度、均匀晶界分布的磁体近净成型。3D打印技术的引入引发了稀土永磁研究者的关注。尽管晶界相在助烧结和致密化方面发挥作用，但其成分、分布和晶体结构对磁性能的影响机理尚未完全揭示，技术研发人员仍需努力设计晶界相颗粒成分和晶界尺寸。此外，3D打印技术在制备辐射磁环、斜充磁钢等复杂形状磁钢方面也展现出潜力。
