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產(chǎn)綜研燒結(jié)制造出不用鏑的各向同性Sm-Fe-N磁鐵
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產(chǎn)綜研燒結(jié)制造出不用鏑的各向同性Sm-Fe-N磁鐵 日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所永續(xù)材料研究部門(mén)，開(kāi)發(fā)出了以90％以上的高相對(duì)密度燒結(jié)不含Dy（鏑）各向同性Sm-Fe-N（釤-鐵-氮）類(lèi)磁鐵粉末制造磁鐵的技術(shù)。 目前廣泛使用的Nd-Fe-B（釹-鐵-硼）類(lèi)磁鐵，通過(guò)添加Dy可提高頑磁力。Dy是重稀土類(lèi)元素，不僅全球的含量少，而且可開(kāi)采的地區(qū)也有限，因此價(jià)格一直居高不下。由于日本國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的Nd-Fe-B類(lèi)磁鐵中所含Dy全部需要進(jìn)口，因此Dy有可能左右要使用大量磁鐵的EV（電動(dòng)汽車(chē)）的未來(lái)。為此，就需要開(kāi)發(fā)不使用Dy的高性能磁鐵。 Sm-Fe-N類(lèi)磁鐵粉末是特性?xún)H次于Nd-Fe-B類(lèi)磁鐵的磁鐵材料，作為不使用Dy的高性能磁鐵材料備受關(guān)注。不過(guò)，盡管作為磁鐵粉末的特性出色，但若以500℃以上高溫?zé)Y(jié)之后，就會(huì)失去磁鐵的特性，因此用通常的燒結(jié)方法無(wú)法制造出高特性的燒結(jié)磁鐵。所以目前的產(chǎn)品只有用樹(shù)脂等來(lái)粘合粉末的粘合磁鐵。 產(chǎn)綜研一直在致力于開(kāi)發(fā)Sm-Fe-N類(lèi)磁鐵粉末的燒結(jié)技術(shù)。雖然以前已開(kāi)發(fā)出低溫?zé)Y(jié)非晶合金粉末的技術(shù)，但無(wú)法提高密度，最大能量積不到100kJ/m3。 此次為防止Sm-Fe-N類(lèi)磁鐵粉末的磁鐵性能下降，以400℃左右的溫度進(jìn)行了燒結(jié)。而且，為了制造出相對(duì)密度高的燒結(jié)磁鐵，還在由脈沖電流燒結(jié)的脈沖通電燒結(jié)法上，結(jié)合使用了意在控制負(fù)荷的伺服沖壓。 脈沖通電燒結(jié)法是在盛有粉末的模具中通入電流脈沖進(jìn)行燒結(jié)。由于模具與粉末帶有電阻，因此流過(guò)電流時(shí)模具和粉末本身會(huì)發(fā)熱。就是說(shuō)，因這種做法是直接加熱，溫度在短時(shí)內(nèi)升高，可防止結(jié)晶構(gòu)造發(fā)生變化。并且，因使用脈沖電流，還可引發(fā)集膚效應(yīng)，在粉體溫度不升高的情況下促進(jìn)粉末界面的結(jié)合。其結(jié)果，可在原粉末特性不降低的情況下進(jìn)行燒結(jié)。 通過(guò)用伺服沖壓對(duì)負(fù)荷進(jìn)行過(guò)程控制，促進(jìn)了致密化。另外，模具使用超硬合金，加大了伺服沖壓的負(fù)荷，使相對(duì)密度得以增大。通過(guò)這些手段，成功地在低溫條件下制造出了致密的燒結(jié)體。 此次使用日本大同特殊鋼制造的各向同性Sm-Fe-N類(lèi)磁鐵粉末，在燒結(jié)溫度400℃、保留時(shí)間1分鐘的條件下制造出了90％以上高相對(duì)密度的各向同性燒結(jié)磁鐵。制造出的各向同性Sm-Fe-N類(lèi)燒結(jié)磁鐵實(shí)現(xiàn)了剩磁通密度0.91T（9.1kG）、頑磁力770kA/m（9.68kOe）、最大能量積129kJ/m3（16.2MGOe）的特性。分別相當(dāng)于Nd-Fe-B磁鐵普遍公認(rèn)數(shù)字的7成、8成和4成。 這種高性能各向同性磁鐵是不使用樹(shù)脂的燒結(jié)體，因耐熱性及抗氧化性?xún)?yōu)于Nd-Fe-B類(lèi)磁鐵，所以還有望應(yīng)用于高溫多濕的環(huán)境下。另外，本研究是日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）實(shí)施的“稀有金屬替代材料開(kāi)發(fā)項(xiàng)目——替代Nd-Fe-B類(lèi)磁鐵的新型永久磁鐵研究”（2009年度～2010年度）的成果。 此次制造的各向同性Sm-Fe-N類(lèi)燒結(jié)磁鐵通過(guò)改善材料特性和實(shí)施結(jié)晶控制，還有望進(jìn)一步提高性能。 |
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