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钕铁硼粉体的表面改性技术及应用研究进展

表面技术 2024年

作者：张超黄光伟王亚娜陆通石银冬郑立允河北工程大学材料科学与工程学院稀土永磁材料与应用河北省工程研究中心钢铁研究总院功能材料研究所

钕铁硼磁体因具有高矫顽力、高剩磁、高磁能积等优异磁性能被广泛应用于新能源汽车、风力发电、航空航天等领域，但由于钕铁硼磁体的温度稳定性差、易氧化腐蚀、电阻率低等缺点，限制了其应用推广。在块体钕铁硼磁体制备前对钕铁硼磁粉... 详细信息

钕铁硼磁体因具有高矫顽力、高剩磁、高磁能积等优异磁性能被广泛应用于新能源汽车、风力发电、航空航天等领域，但由于钕铁硼磁体的温度稳定性差、易氧化腐蚀、电阻率低等缺点，限制了其应用推广。在块体钕铁硼磁体制备前对钕铁硼磁粉进行表面改性是解决钕铁硼磁体自身缺点的有效途径。然而，目前对钕铁硼磁粉表面改性工作的研究比较零散，缺乏系统的总结。基于此，本文对钕铁硼磁粉表面改性技术及其研究进展进行全面梳理。首先介绍了烧结钕铁硼磁体、粘结钕铁硼磁体、热压/热变形钕铁硼磁体的制备流程以及不同类型钕铁硼磁粉的制备方法，归纳了沉积包覆处理、酸洗活化钝化处理、硅烷偶联剂处理表面改性的机理。其次，重点阐述了沉积包覆处理、酸洗活化钝化处理、硅烷偶联剂处理表面改性技术对钕铁硼磁体磁性能、抗氧化性、抗腐蚀性以及电阻率等的影响，探讨了不同表面改性技术与不同类型钕铁硼磁体性能优化之间的关联。最后，对钕铁硼磁粉表面改性技术进行了总结和展望，提出钕铁硼磁粉表面改性工作未来的发展方向。

关键词：钕铁硼磁粉表面改性技术沉积包覆处理酸洗活化处理硅烷偶联剂处理

Al_(2)O_(3)掺杂对烧结钕铁硼磁体电阻率和磁性能的影响

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材料热处理学报 2024年第4期45卷 95-102页

作者：张梦成冯泉妤刘友好刘家琴吴玉程合肥工业大学工业与装备技术研究院安徽省先进复合材料设计与应用工程研究中心安徽合肥230009 安徽大地熊新材料股份有限公司稀土永磁材料国家重点实验室安徽合肥231500

采用晶间掺杂法在钕铁硼合金粉体中掺入Al_(2)O_(3),制备了Al_(2)O_(3)掺杂的烧结钕铁硼磁体,研究了Al_(2)O_(3)掺杂对钕铁硼磁体的电阻率、磁性能和微观结构的影响。结果表明:磁体电阻率随着Al_(2)O_(3)掺杂量的增加逐步提高,由未掺杂... 详细信息

采用晶间掺杂法在钕铁硼合金粉体中掺入Al_(2)O_(3),制备了Al_(2)O_(3)掺杂的烧结钕铁硼磁体,研究了Al_(2)O_(3)掺杂对钕铁硼磁体的电阻率、磁性能和微观结构的影响。结果表明:磁体电阻率随着Al_(2)O_(3)掺杂量的增加逐步提高,由未掺杂时的125.2μΩ·cm提高到Al_(2)O_(3)掺杂量为0.5 mass%时的144.4μΩ·cm,提高了15.3%;磁体矫顽力随着Al_(2)O_(3)掺杂量的增加呈先增大后减小的趋势,未掺杂磁体的矫顽力为13.28 kOe,当Al_(2)O_(3)掺杂量为0.3 mass%时,矫顽力达到最大值14.97 kOe,继续增加Al_(2)O_(3)掺杂量,磁体矫顽力开始下降;剩磁随着Al_(2)O_(3)掺杂量的增加逐步降低,由未掺杂时的13.97 kGs下降到Al_(2)O_(3)掺杂量为0.5 mass%时的12.69 kGs。掺杂适量的Al_(2)O_(3)有利于抑制磁体在烧结过程中的晶粒长大,从而起到细化晶粒的作用,提高磁体矫顽力,同时对温度稳定性也起到一定改善作用。

关键词：烧结钕铁硼 Al_(2)O_(3) 电阻率晶间掺杂矫顽力

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基于二步形核理论的氧化物形核发展研究现状

连铸 2024年第3期 12-24,40页

作者：孟天宇朱立光王雁朴占龙霍金霞华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 河北省高品质钢连铸工程技术研究中心河北唐山063000 河北科技大学材料科学与工程学院河北石家庄050018 唐山钢铁集团有限责任公司河北唐山063000

在国家大力发展海洋经济背景下,为了提高船板钢的性能和焊接效率,必须采用高热量输入的大线能量焊接方式,但是高热量的焊接会使钢材焊接热影响区组织急剧恶化,导致焊接热影响区的低温冲击韧性骤降,从而威胁船体钢的使用安全性。氧化物... 详细信息

在国家大力发展海洋经济背景下,为了提高船板钢的性能和焊接效率,必须采用高热量输入的大线能量焊接方式,但是高热量的焊接会使钢材焊接热影响区组织急剧恶化,导致焊接热影响区的低温冲击韧性骤降,从而威胁船体钢的使用安全性。氧化物冶金技术为大线能量焊接用钢的发展开辟了新的途径。为了系统阐述氧化物夹杂形核研究,介绍了三代氧化物冶金技术的发展历程和公认的两种主要形核理论,并且基于二步形核理论,从形核路径、诱导晶内针状铁素体形核效果等方面综述氧化物冶金技术发展过程中的铝氧化物、钛系氧化物、镁系钙系氧化物和稀土氧化物等各脱氧产物的形核研究现状,认为各类氧化物夹杂遵循二步形核理论,复合夹杂物更加有利于诱导晶内针状铁素体形成。从理论上开展对钢中有益夹杂物的形核演变机理研究。钢中有益夹杂物多为复合夹杂物,建立复合夹杂物的形核机制才能有效控制夹杂物的尺寸、分布等,从而更有效地诱发晶内针状铁素体的形成,促进氧化物冶金技术的基础理论研究的进一步发展,对氧化物冶金型钢开发及广泛应用具有重要意义。

关键词：氧化物冶金形核机理二步形核夹杂物

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高强韧异质钛合金的研究进展

特种铸造及有色合金 2022年第2期42卷 138-143页

作者：梁顺星刘凯洋尹丽霞王天一河北工程大学材料科学与工程学院河北邯郸056038 河北省高强韧耐磨金属材料重点实验室河北省稀土永磁材料与应用工程研究中心

钛合金的强度和塑(韧)性的倒置规律严重限制了其进一步发展和广泛应用。异质钛合金材料能够同时提高常规钛合金材料的强度和塑(韧)性,是获得高强韧钛合金的重要研究和发展方向。对异质钛合金的微观结构和力学行为特点以及强韧化机理进... 详细信息

钛合金的强度和塑(韧)性的倒置规律严重限制了其进一步发展和广泛应用。异质钛合金材料能够同时提高常规钛合金材料的强度和塑(韧)性,是获得高强韧钛合金的重要研究和发展方向。对异质钛合金的微观结构和力学行为特点以及强韧化机理进行了总结和分析。针对目前异质钛合金在上述方面的研究现状和不足,展望了未来的发展趋势和方向。

关键词：异质钛合金微观组织力学性能强韧化机理

Sm(CoFeCuZr)z永磁制备新工艺研究进展

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稀土 2024年第1期45卷 1-15页

作者：尚志丰马喜龙杨建军王云峤张东涛岳明石家庄铁道大学工程训练中心河北石家庄050043 北京工业大学材料科学与制造学部北京100124

2∶17型Sm(CoFeCuZr)z烧结永磁体因其良好的磁性能和优异的温度稳定性,在航空航天、5G通讯、新能源技术等领域被广泛应用。Sm(CoFeCuZr)z烧结永磁体的常规制备工艺为粉末冶金法,历经几十年的发展,国内外研究者针对Sm(CoFeCuZr)z烧结磁... 详细信息

2∶17型Sm(CoFeCuZr)z烧结永磁体因其良好的磁性能和优异的温度稳定性,在航空航天、5G通讯、新能源技术等领域被广泛应用。Sm(CoFeCuZr)z烧结永磁体的常规制备工艺为粉末冶金法,历经几十年的发展,国内外研究者针对Sm(CoFeCuZr)z烧结磁体的制备工艺开展了大量的研究。特别是近年来,包括速凝、氢碎、气流磨、第二相掺杂等新工艺被逐步研究并应用于磁体的制备,磁体的综合性能实现了显著的优化。本文以2∶17型Sm(CoFeCuZr)z烧结永磁体制备流程为主线,梳理了磁体在铸态合金、制粉工艺、第二相掺杂、热处理工艺等方面的研究进展,总结了不同的制备工艺对Sm(CoFeCuZr)z永磁体微观结构和磁性能的影响,并对新工艺在高性能的Sm(CoFeCuZr)z永磁体制备中推广应用进行了展望。

关键词： Sm(CoFeCuZr)z永磁体制备工艺铸态合金制粉热处理

利用氮化铝掺杂对热变形钕铁硼磁体电阻率及磁性能的研究

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热加工工艺 2022年第18期51卷 30-33页

作者：白杨王梓良李雅婧左思源方以坤朱明刚黄光伟郑立允河北工程大学机械与装备工程学院河北邯郸056038 河北工程大学河北省稀土永磁材料与应用工程研究中心河北邯郸056038 钢铁研究总院功能材料研究所北京100081

为加快高速永磁电机的发展,提高钕铁硼电阻率,提高永磁电机转子钕铁硼永磁体的服役稳定性及延长其使用寿命就至关重要。采用高电阻率AlN掺杂来提高热变形钕铁硼磁体的电阻率。将AlN与NdFeB快淬粉混合均匀后,采用热压热变形成型方法制备... 详细信息

为加快高速永磁电机的发展,提高钕铁硼电阻率,提高永磁电机转子钕铁硼永磁体的服役稳定性及延长其使用寿命就至关重要。采用高电阻率AlN掺杂来提高热变形钕铁硼磁体的电阻率。将AlN与NdFeB快淬粉混合均匀后,采用热压热变形成型方法制备了不同质量分数AlN掺杂NdFeB磁体,研究了AlN掺杂对热压热变形NdFeB磁体的热压致密性、电阻率及磁性能的影响。结果表明,随AlN质量分数的提高,热压磁体的密度逐渐降低,热变形磁体的电阻率逐渐增大,但是磁性能呈线性下降的趋势。当AlN质量分数为1%时,磁性能下降明显,剩磁为1.175T,矫顽力为511.7 kA/m,最大磁能积为196.0 kJ/m~3,磁性能整体下降50%,损耗明显。其电阻率为257μΩ·cm,比未掺杂热变形NdFeB磁体(230μΩ·cm)的高11.7%。

关键词： NdFeB磁体 AlN掺杂电阻率磁性能热压密度

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高电阻率钕铁硼永磁材料的研究进展与展望

中国稀土学报 2023年

作者：黄光伟陆通王亚娜郑立允张海天朱明刚李卫河北省稀土永磁材料与应用工程研究中心河北工程大学材料科学与工程学院北京航空航天大学材料科学与工程学院钢铁研究总院功能材料研究所

钕铁硼稀土永磁材料具有优异的磁性能，长期被广泛应用于新能源、信息、轨道交通、以及航空航天等领域。传统钕铁硼永磁材料的电阻率较低，在永磁电机服役过程中易受到交变磁场的作用，使磁体内部产生涡流，引起较高温升，导致磁体热退... 详细信息

钕铁硼稀土永磁材料具有优异的磁性能，长期被广泛应用于新能源、信息、轨道交通、以及航空航天等领域。传统钕铁硼永磁材料的电阻率较低，在永磁电机服役过程中易受到交变磁场的作用，使磁体内部产生涡流，引起较高温升，导致磁体热退磁，从而降低电机能效甚至带来重大安全隐患。提高钕铁硼永磁体的电阻率，能够降低磁体的涡流损耗及磁体温升，是解决磁体热退磁问题的可靠途径。因此，研究和开发高电阻率钕铁硼永磁材料具有重要的社会经济价值和科学意义。本文对高电阻率钕铁硼永磁材料的研究现状进行归纳总结，并对高电阻率钕铁硼永磁材料的研发进行讨论与展望。

关键词：稀土永磁材料电阻率磁性能微结构永磁电机

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稀土永磁电机永磁体优化研究进展

科学技术与工程 2022年第31期22卷 13615-13625页

作者：郑立允张程赵立新李建军贺洪江黄光伟河北工程大学材料科学与工程学院邯郸056000 河北省稀土永磁材料与应用工程研究中心邯郸056000 河北工程大学机械与装备工程学院邯郸056000 河北新四达电机股份有限公司石家庄050000

稀土永磁电机以其节能高效、结构简单等优点,目前广泛应用于各大工业领域。永磁体结构和性能极大地影响着电机的运行性能,永磁体优化在节约资源,提高电机性能等方面起着重要作用。通过总结永磁体优化技术研究进展,将优化技术进行分类,... 详细信息

稀土永磁电机以其节能高效、结构简单等优点,目前广泛应用于各大工业领域。永磁体结构和性能极大地影响着电机的运行性能,永磁体优化在节约资源,提高电机性能等方面起着重要作用。通过总结永磁体优化技术研究进展,将优化技术进行分类,分析其优缺点。最后结合实际应用,指出永磁体优化技术待完善的一些问题和未来发展趋势。

关键词：稀土永磁电机节能高效永磁体优化电机性能优化技术

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RFe₁₂基稀土永磁材料的研究进展

材料科学 2022年第4期12卷 269-282页

作者：郭家瑞王亚娜宋文鹏郑立允黄光伟河北工程大学材料科学与工程学院河北邯郸河北省稀土永磁材料与应用工程研究中心河北邯郸

为了实现社会的可持续发展,响应“双碳”目标的号召,助力“双碳”目标的达成,迫切需要具有低CO2或无CO2排放的绿色技术。永磁材料作为绿色技术的关键材料被广泛应用于风力发电、轨道交通、人工智能等技术领域。为了提高这些技术在应用... 详细信息

为了实现社会的可持续发展,响应“双碳”目标的号召,助力“双碳”目标的达成,迫切需要具有低CO2或无CO2排放的绿色技术。永磁材料作为绿色技术的关键材料被广泛应用于风力发电、轨道交通、人工智能等技术领域。为了提高这些技术在应用过程中的电力转换效率,需要一种比NdFeB永磁材料性能更优异的永磁材料。具有ThMn12晶体结构的RFe12 (R为稀土元素,一般为Sm)基化合物即是有潜力满足当前绿色技术发展的永磁材料。本文将对RFe12基稀土永磁材料的相稳定性、磁性能,RFe12基薄膜、粉体及块体磁体的研究进展进行综述。最后,结合目前RFe12基稀土永磁材料的研究现状,提出一种适合于块体RFe12基稀土永磁材料制备的技术手段并对其进行探讨。

关键词：永磁材料 ThMn12 块体磁性能