钕磁铁(Neodymium magnet)也称为钕铁硼磁铁(NdFeB magnet),是由钕、铁、硼(Nd2Fe14B)形成的四方晶系晶体。详细介绍钕铁硼磁铁的烧结工艺有何特点?

A:Nd-Fe-B磁铁的烧结通常用气淬炉完成,其工艺过程通常是:抽真空――恒温排气(~350℃)――升温――恒温排气(~800℃)――真空烧结(1070~1200℃)――气淬至室温。
由于Nd-Fe-B粉末通常是用气流磨制作的,制粉介质为氮气,Nd-Fe-B粉末的比表面积很大。吸咐有大量的气体。这些气体若不及早的排除,在高温下它们会与富Nd相反应生成氮化钕,而且随着温度的升高,N原子在主相中的固溶度也越来越大,对淬冷后磁铁的物理、化学性能都有不良影响。
~350℃恒温排气可以清除大部分以范得华吸附在粉末颗粒表面N2分子;~800℃恒温排气则可以清除Nd-Fe-B粉末颗粒表面被解离N原子的气体原子层。因此,排气操作是Nd-Fe-B磁铁的烧结工艺中的一个重要工序。
真空烧结的温度、时间取决于磁铁毛坯的尺寸、合金成分、粉末粒度、烧结毛坯的重量等因素。由于真空烧结过程中磁铁的加热主要靠辐射传热,炉料的热滞后很大,因此升温工艺、料舟结构、磁铁的摆放方式都非常重要。这些工艺参数控制不当,都会造成加热不均匀而影响磁铁性能的一致性。
另外,烧结后的气体淬火工艺也很重要。使磁铁淬火开裂的临界冷却速度以上,淬火速度越快,磁铁磁性能的均一性越好,生产效率越高。
从Nd-Fe-B合金的三元相可知,在烧结温度下,Nd-Fe-B合金处在(L+T1)二相区,因此Nd-Fe-B磁铁的烧结是一种典型的液相烧结过程。从相图我们还可以计算出:在烧结温度下,通常成分的Nd-Fe-B合金中液相比例高达~30VOL%。
因此,在烧结后磁铁的淬冷过程中,主相晶粒要向液相中生长,这一过程相当于液相合金在主相晶粒基体上的凝固。因此,经过高温烧结后的Nd-Fe-B磁铁通常存在少量的有害相如Nd2Fe17等,主相晶粒边界的显微缺陷也较多,造成烧结态的Nd-Fe-B磁铁的内禀矫顽力通常较低,需要通过回火来改善磁铁的显微结构以提高内禀矫顽力。