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高性能烧结钕铁硼磁体的研究与开发（一） 　　摘　要：介绍了烧结钕铁硼磁体的研究与生产现状、钕铁硼永磁合金的有关理论、烧结钕铁硼磁体的先进生产工艺，重点分析了片铸（SC）、气流磨、橡皮模等静压等工艺的参数对烧结钕铁硼磁体微结构和磁性能的影响。采用合理成分和先进生产工艺，工业化批量生产的高磁能积磁体的磁性能达到：Hcj=1148kA/m (14.43kOe)，(BH)max=408kJ/m3 (51.3MGOe)，高矫顽力磁体的室温磁性能达到：Hcj=2035 kA/m（25.57kOe）, (BH)max= 320kJ/m3（39.9MGOe）。　　关键词：高性能烧结钕铁硼磁体；磁能积；矫顽力；片铸（SC）工艺；气流磨；橡皮模等静压 1 烧结钕铁硼磁体的研究与生产现状　　钕铁硼磁体的理论磁能积达到512kJ/m3 (64MGOe)[1]，自1983年问世以来成为综合硬磁性能最高、发展最快的一类稀土永磁材料，称为第三代稀土永磁材料。据报道纳米复合永磁材料的理论磁能积可以达到800 kJ/m3(100MGOe)[2]，有人称其为第四代稀土永磁材料。但是近几年的实验研究表明，虽然纳米复合永磁材料的剩磁增强效应很明显，但由于矫顽力太低，致使其磁能积远低于理论预期值，尚不到烧结磁体磁能积的1/2。可以预料，目前及今后若干年内，钕铁硼磁体的硬磁性能仍居于永磁材料之首。据报道，2000年日本Kaneko等人实验室制备出的烧结钕铁硼磁体的磁能积达到444kJ/m3(55.8MGOe)[3]，2002年Roderwald等人实验室制备出的烧结钕铁硼磁体的磁能积达到451kJ/m3(56.7MGOe)。国际钕铁硼先进生产企业工业化批量生产烧结钕铁硼磁体的磁能积达到398~414kJ/m3（50~52MGOe），即达到了N50~N52的水平。　　我国20世纪80~90年代烧结钕铁硼磁体的实验研究水平曾达到398~414 kJ/m3（50~52 MGOe）（钢铁研究总院稀土永磁材料研究室，李卫等人），与世界先进水平同步。近期没有见到国内烧结钕铁硼磁体实验研究的有关报道。在工业化生产方面，目前我国钕铁硼磁体的年产量已经达到3.2万吨，超过了日本、美国及欧洲的产量，位居世界首位。但在产品性能方面，除了少数几家永磁材料生产企业（如烟台首钢磁性材料股份有限公司、烟台正海磁性材料股份有限公司、宁波润生磁性材料股份有限公司等）引进先进的工艺技术和生产设备，烧结钕铁硼磁体的磁能积达到了N50~N52的水平，即达到了世界先进生产水平外，国内多数烧结钕铁硼磁体企业的生产水平一般在278~358kJ/m3 (35~45MGOe)左右，95%以上的产品属于低档次产品，与先进水平差距较大，一直不能大批量地进入其主流应用领域。由于磁性能低，销售价格极低，每千克磁体仅售55~75元，而国外高牌号磁体的价格为国内磁体价格的4~6倍。因此，国家发展与改革委员会（原计委）和科技部等部委重点立项，大力支持高性能钕铁硼磁体的研究与开发，使我国由稀土永磁材料的生产大国转变为生产强国（先进生产国）。本文以烟台首钢磁性材料股份有限公司烧结钕铁硼磁体的生产情况为例，简要介绍高性能烧结钕铁硼磁体的研究与开发，为国内钕铁硼磁体生产厂家提高产品性能提供参考。 2 钕铁硼永磁合金的有关理论　　钕铁硼磁体主要由硬磁性Nd2Fe14B (2∶14∶1)主相组成，具有不同成分配比的各类钕铁硼磁体含有不同比例的其他相，例如富Nd相(Nd~95%，Fe~3-5%) 、富B（Nd1.11Fe4B4）（1∶4∶4）相及少量的-Fe。其中1∶4∶4相的居里温度为14K，室温下1∶4∶4相和富Nd相均为非铁磁性。钕铁硼永磁合金的磁性能主要由硬磁性主相决定，特殊的晶体结构决定了其优异的内禀磁性。以下首先介绍钕铁硼磁体硬磁性主相的结构和内禀磁性，然后介绍高性能钕铁硼磁体的研究与开发。 2.1 2∶14∶1相的晶体结构和内禀磁性2.1.1 2∶14∶1相的晶体结构　　Nd2Fe14B相具有四方结构，空间群为P42/mnm，其晶体结构如图1所示[5]。一个晶胞由四个Nd2Fe14B分子组成，含有68个原子，分布在9个晶位上。Nd原子占两个晶位（4f、4g），Fe原子占六个晶位(16K1、16K2、8J1、8J2、4e、4c)，B原子占一个晶位（4g）。处在不同晶位上的原子相对位置及其间距不同，特别重要的是由4e、16K1晶位的Fe原子组成的含有B原子的三棱柱（如图2所示）[5]。B原子大致处于三棱柱的中央，通过棱柱的三个侧面与近邻的三个Nd原子相连，使Nd、Fe、B三种原子组成晶格的骨架，它把Nd、B原子层面上、下方的Fe原子连接在一起，调节Nd、B原子之间的相互作用，这对主相的原子交换作用、居里温度以及其他内禀磁性