钕铁硼磁体的发展历程
1983 165438+10月29日金属研讨会,日本住友特殊金属公司首次提出钕铁硼永磁材料的制造,真是“一石激起千层浪”。此后,掀起了对NdFeB新型磁性金属的研究热潮。十多年来,该领域的专利与日俱增,日本住友特殊金属公司也在该领域取得了进展。
在20世纪80年代之前,日本住友特殊金属公司在磁性金属的研究工作上一直落后于美国通用汽车公司。为了打破美国通用汽车公司的垄断地位,住友公司的老板悬赏一大笔钱给质量好的新型磁性金属的发明者。
“真是重赏,必有勇者。”一位名叫佐川信二的技术员挺身而出,接受了公司研究新型磁性金属的任务。
佐川个子矮,没有吸引力,通常沉默寡言。他接受任务不是为了奖金,而是为了民族自豪感,试图在这方面赶上并超过美国。起初,研究工作并不像预期的那样顺利。但在一次次的失败后,佐川从现实中吸取教训,总结经验,让离成功的距离越来越近。1983年夏天,他终于成功制造出一种叫做钕铁硼的永磁材料,一鸣惊人。
佐川永磁金属的成分如下:钕和镨占11-18%,硼占6-12%,钒占2-6%,其余为铁和钴。制造方法有两种:一是在电炉中熔化,然后在惰性气体气氛中700-1100℃热处理,从而在晶粒周围形成抗氧化保护膜,再进行常规压制、烧结和热处理;第二种方法是在熔化过程后添加钒或钴,目的是在烧结过程中使其在晶界析出形成氧化保护膜,然后进行常规烧结和热处理。
以上两种方法制备的钕铁硼永磁金属具有以下特点:一是磁体矫顽力大大提高,其磁矫顽力可达15.2-21Koe,最大磁能积为30MGoe;其次,对温度特别稳定,比传统永磁材料高三倍;第三,耐腐蚀性强,比传统材料高一倍。
佐川的发明使日本不仅在永磁金属材料的生产上赶上了美国,而且在短时间内超过了美国。
但是,美国通用汽车的技术人员不忍心看到日本迎头赶上。在1990中,他们还提出了一种制造永磁材料的新方法——钕铁硼型磁性取向片材。在该方法中,通过熔体自旋淬火制备各向同性的带状粉末颗粒,然后用等离子体喷枪将粉末颗粒加热成糊状,推入一对反向旋转的辊之间的间隙中,然后压制成粉末片,从而制成各向异性的高质量磁性材料。这个操作后的素材比佐川的发明还要好。
更不甘落后的是,佐川先生对自己之前的发明进行了重大改进,提出了新的措施。他在钕铁硼磁体中加入少量铜,矫顽力高的热处理温度范围大大拓宽。加入铜后,磁体的最佳热处理温度范围由原来的10度拓宽到300度,从而制成了更好的永磁体。
值得一提的是,在永磁材料的竞争热潮中,中国科学家也做出了新的贡献。他们创造了一种新的烧结方法,用感应加热烧结代替传统的烧结和热处理。这样磁体的烧结密度可以在5分钟内达到理论值的95%以上,最大磁能积可以达到280kJ/m3以上。由于烧结时间比传统工艺短得多,可以避免磁体晶粒的过度长大,同时也可以大大提高。
很明显,从1983开始,钕铁硼永磁材料的竞争越来越激烈,进步的速度是少有的。比赛将给人们带来新的技术。