活化烧结新工艺在稀土铁基材料制造中应用.pdfVIP

第十四扁全国磁学和磁性材料学术会议暨第二属全国磁热效应材料和磁制冷技术学术研讨会 147 活化烧结新工艺在稀土铁基材料制造中应用 潘树明 北京有色金属研究总院 一、引言 稀土铁基硼系制造高性能材料工艺中，烧结工艺起着决定作用，烧结的目的是在高温下实现原子的迁移使粉末 颗粒之间发生黏结使合金性能发生量和质的变化，粉末之间黏结强度增加达到要求的合金性能。 上述烧结过程的扩散，流动、重新结晶、蠕变、回复等物化作用几乎是同时进行的。 我们课题组在制备Nd(Dy)-Fe(M)一B系永磁材料高性磁体中运用了活化烧结新工艺，取得良好的效果。 二、活化烧结新工艺的烧结温度的科学设定方法 2．1设定原则：粉末冶金方法制备稀土永磁材料，特别是多元的合金，例如加金铌提高矫顽力，铌的熔点在 23000C，将Nb进入配方中如何设计烧结温度?例如： 经验有两点特别重要，一是烧结温度选低些，保温时问相对要长些，另一方面是烧结温度要高些，保温时间相对短 些，合金化了的毛坯块其基本组元熔点也相应发生变化。 2．2高温烧结保温时间的设定方法 稀土永磁材料采用粉末冶金法工艺技术的高温烧结设定保温时间要考虚烧结料的合金成分，粉末粒度，压制的 压力，气氛等诸多因素，为了作到节能、环保、低碳工艺需要，能用40分钟可以达到烧结目的要求就不应该烧结 1．5小时，要用最低的时间找到最优化的烧结工艺技术。要运用烧结过程的热力学、动力学。 2．3活化烧结的原动力 压制的毛坯孔隙表面自由能的降低是烧结过程的原动力实验中发现稀土永磁材料的成型的毛坯块经过烧结后 其总体积比烧结前缩小了很多，也就是经过烧结后其孔隙度发生了变化，使粉末压成毛坯总表面积减小。活化烧结 过程是一个物理化学作用诸多因素动态交叉的复杂过程，经过科学家多年的研究得到下述烧结原动力的热力学表达 式 ACv／p=--C。r×rQ／kTp2 式中Q一原子体积 喊面张力l卜玻耳兹曼常数 cor无应力区域的平衡空位浓度 p—烧结颈的典率半径 ACv，p一过剩空位浓度梯度△Cv一过剩空位浓度卜热力学温度 上述热力学表达式是以图．1烧结的两球模型作为基础的简化烧结模型。按理想的两球模型，作用于烧结颈 的应力 此式 厉=一上 中的负号表示应力方向朝外，即表示作用于典颈面上的应力是张力，其 效果是烧结颈 扩大。负曲率半径的绝对值增大，表示出烧结的动力减小。 p 从上述分 析可以看出，仅仅利用延长烧结时间是达不到消除残留少部分的孔隙目 的。 从我们多年实验经验得出：稀土永磁合金的烧结收缩率为10％．15％。 三、活化烧结的新方 法 (1)添加合金元素 在粉末混合时，加入 某些合金元素，添加的元素在烧结中可以起到降低烧 蹦孙 结活化能和提高原子的扩 散速度的作用，但添加的合金元素与被烧结组元必须 有一定的溶解度，这种合 金元素相当一个载体的作用。 (2)在烧结气氛中添 加活化剂 添加活化剂起到活化烧结的作用，但添加量一般在O．1％~0．2％，起到促进烧结的作用。 (3)在烧结气氛中添加吸气剂 添加吸气剂全是在真空烧结时用，目的是吸收烧结过程中物料放出的气体和吸收氧气。例如一节中NdFeB合金 制备工艺中在烧结气氛中加入zr84A16吸气剂和少量的稀土元素。 (4)物理活化烧结 物理活化烧结的方法：对烧结工艺施加磁场、机械振动、超声波等改变烧结温度(在相变点上波动)，用此物 理活化方法可以降低原子迁移的激活能，提高原子的扩散速度，加快原子的振动频率。 加压烧结也属于物理活化烧结的一种，加压烧结可使烧结体更加致密，使晶体产生很大的激活能。 以上是对稀土永磁合金可以应用的活化烧结的