低镝高耐蚀烧结Nd-Fe-B磁体加速失效模型与机理

Based on sintered Nd-Fe-B microstructure of matrix phase, distribution and chemical property of grain boundary Nd-rich phase and optimization of them，combined with thermodynamical statistical and metallic corrosive theory，magnetic stability and corrosion mechanism of low weight loss sintered permanent magnets in different simulated service climates will be investigated systematically in this project.Both low weight loss and outstanding magnetic performance of sintered Nd-Fe-B magnets will be fabricated through advanced strip casting technology and improved double alloy method.Then we try to propose a accelerated life model and failure mechanism of such materials in extreme service conditions.The results may provide a kind of theoretical basis for predicting the long life of low weightless sintered permanent magnets.All these research results have very important guiding significance to improve product performance and reduce manufacturing costs for Gannan Nd-Fe-B fabricator.

本项目从烧结钕铁硼基体相的微观结构，富钕晶界相的化学特性和分布状态以及晶界相优化等方面出发，结合热力学统计理论和电化学腐蚀理论，对低镝高耐蚀烧结Nd-Fe-B磁体的磁性能稳定性以及在模拟服役环境中的失效行为展开系统研究。采用目前先进的速凝鳞片技术和改进的双相合金方法，研制出具有低镝、高耐蚀兼具优异磁性能的烧结Nd-Fe-B磁体，并提出该类材料在极端服役条件下的加速寿命模型，阐明失效机理，为预测低镝高耐蚀烧结钕铁硼磁体的长时间使用寿命提供理论依据。研究成果对赣南地区钕铁硼生产厂家提高产品性能和降低制造成本具有重要的指导意义。

具有低重稀土、高综合性能的烧结钕铁硼磁体一直是磁功能材料的研究热点，在保证降低重稀土用量的同时，如何提高磁体矫顽力，改善热稳定性和耐腐蚀性是目前急需解决的重大难题。本项目分别通过晶界添加Dy80Fe12Co8合金和晶界扩散DyZn合金制备了低重稀土烧结钕铁硼磁体，研究了添加重稀土合金对烧结钕铁硼磁体磁性能、温度稳定性和耐腐蚀性能的影响规律，揭示了烧结磁体的内禀矫顽力提升机制和在模拟服役环境中的失效机理。通过晶界添加Dy80Fe12Co8合金后，磁体内部液相增多，晶粒边界的润湿性增加，Dy元素由晶界向主相晶粒扩散，在晶粒周围形成各向异性场更强的(Nd,Dy)2Fe14B硬磁相，矫顽力大幅度提升。结果表明，添加Dy80Fe12Co8合金后，磁体的矫顽力提高了37.1%，在20~150 °C范围内，磁体的剩磁温度系数和矫顽力温度系数得到改善，并且磁体的不可逆磁通损失明显减小，热稳定性提高。通过磁控溅射晶界扩散低熔点DyZn合金制备高综合性能烧结钕铁硼磁体，结果表明：烧结态DyZn扩渗磁体的矫顽力与原始烧结态磁体相比提高了747.44 kA/m，且其剩磁基本不降低。Dy元素沿着晶界液相从表层向内部扩散，随着扩渗距离的增加，扩渗量减少。晶界扩散过程中，Dy元素取代主相晶粒外延层的Nd元素，形成(Nd,Dy)2Fe14B硬磁相具有大的磁晶各向异性场，光滑连续富Nd相的形成，增强了晶粒之间的去磁耦合效应，共同作用使得磁体矫顽力提高，而且由于Dy元素没有扩渗进入晶粒内部，剩磁降低很少。烧结态DyZn扩渗磁体的热稳定性和耐腐蚀性明显高于原始磁体，热扩渗DyZn膜层磁体在晶界处形成更稳定、腐蚀电位更高的富Dy-Zn相，优化了磁体的晶间组织结构，提高了磁体的矫顽力，是磁体耐腐蚀性能和抗高温性能提高的主要原因。晶界扩散技术可以保证磁体剩磁基本不变的情况下，降低重稀土Dy元素的使用量，同时大幅度提高磁体矫顽力，热稳定性和抗腐蚀性。