D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2004.01.019 第26卷第1期 北京科技大学学报 VoL.26 No.1 2004年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2004 快疑Nd-FeB厚带的制备与组织结构 惠希东王建国韩凌 寇宏超 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083 摘要采用单辊快凝法取代传统的铸锭法制备出了厚度为0.1~0.4mm的NdFeB厚带.通过 对制备快凝厚带过程中不同的工艺参数的探索，获得了工艺参数、带片厚度及显微组织间的 关系.结果表明：制备0.250.35mm厚带的最佳工艺参数为：辊轮转速在10m/s左右，喷射压 力0.08-0.I0MPa,辊嘴间距(2±0.5)mm.当带片厚度为0.3mm时，带片中以Nd,FeB相为主，沿 着(41O)方向Nd,FeB含量比例较大：其显微结构主要是Nd,FeB片状晶，富Nd薄层相之间的 间距约为5m带片厚度为0.4mm时，厚带试样中a-Fe含量明显大于Nd,FeB含量，并且择 优取向变成了(008).厚度0.1mm的厚带的显微结构中是细小的急冷等轴晶，厚度0.4mm的厚 带中有较大区域的等轴晶. 关键词单辊快凝法；NdFe-B厚带；制备工艺；组织结构；Nd,FeB相 分类号TG132.272 烧结Nd-Fe-B稀土永磁体已广泛应用于计 的影响，以及相应NdFeB厚带的相组成和显微 算机磁盘驱动器、各种微型电机、核磁共振成像 结构. 设备、通讯设备、磁力机械等领域.随着工业设备 和民用产品对器件质量要求的不断提高，烧结 1 实验方法 NdFe-B磁体的用户对其磁性能的一致性也提 用工业纯的Fe,Nd和B-Fe合金配成 出愈来愈高的要求铸锭组织是制约磁体性能的 NdzFe62BLo(质量分数，%)的合金，在真空中频 关键技术之一，研究表明：高性能烧结永磁体所 感应炉、Ar气氛下，用石英坩埚熔炼合金.均匀熔 要求的理想铸锭组织是：柱状晶生长良好，其尺 化后，合金熔液调温到1450℃，熔融金属浇到旋 寸细小：富Nd相沿晶界均匀分布，但不能有大块 转的铜辊轮上.辊轮200mm,辊轮表面线速度可 的富Nd相；以及不存在a-Fe晶体n.在通常的 调.为制取厚度为0.3mm左右的速凝片，碎片离 水冷铜模铸锭工艺条件下，NdFeB铸锭中的主磁 开辊轮后的冷速调节到小于0.5℃s.通过改变辊 性相Nd,FeB由三种形式的晶粒组织-1，即在与 轮转速、喷射压力、辊轮间距等工艺条件以制备 水冷铜模相接触的部分有少量急冷等轴晶，在低 不同条件的NdzFe2BL0厚带.用XRD检测制得 冷速的最后凝固部分有粗大等轴晶，在急冷等轴 的样品相组成和取向，利用OM和SEM分析 晶与粗大等轴晶之间有片状晶.通常情况下，水 NdzFess2B1o厚带的组织结构， 冷铜模铸锭中粗大等轴晶偏多，而且相结构也难 以控制o.利用单辊法制备NdFeB快凝薄带的研 2结果与讨论 究已经很多-，目前所制得的条带厚度一般都 在100m以下，其组织大多为非晶态结构，与烧 2.l工艺参数对NdFeB厚带厚度的影响 结永磁体所要求的理想铸锭组织相差甚远.为此 图l(a)为NdFeB厚度与辊轮表面的线速度之 笔者提出了利用单辊法制备Nd-Fe-B快凝厚带 间的关系.在喷射压力、辊嘴距离不变的条件下， 的思路，以从改善组织结构方面来提高永磁体的 调节辊轮的转速可以发现：随着辊轮转动参数的 性能.而本文研究了制备工艺参数对NdFeB厚度 提高，带片厚度由厚变薄：当转动参数小于1（转 收稿日期200304-26 惠希东男，40岁，教授 速心2.68m/s)时，二者成线性反比关系；当转动参 *国家“973”基金资助项目(G200067201-3) 数大于3（转速v>14.83m/s)时，辊轮转速对带厚的第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 。 快凝 一 厚带的制备与组织结构 惠希 东 王 建 国 韩 凌 寇宏 超 北京科技 大学 新 金属 材料 国家重 点 实验 室 ， 北 京 摘 要 采用单 辊 快 凝法 取 代 传 统 的铸锭法 制 备 出 了厚度 为 一 。 口 口 的 厚 带 通 过 对制 备 快凝 厚带过 程 中不 同 的工 艺 参 数的探索 ， 获得 了工 艺 参数 、 带片 厚度及 显 微组 织 间 的 关 系 结 果表 明 制 备 一 幻。 厚 带 的最佳 工 艺参 数 为 辊轮 转速 在 而 左右 ， 喷射 压 力 一 ， 辊 嘴间距 肚 当带 片厚度为 时 ， 带片 中以 ，卫 相 为主 ， 沿 着 方 向 』含量 比例 较大 其显 微 结 构主 要是 片状 晶 ， 富 薄层 相之 间 的 间距 约 为 脚 带 片厚度 为 时 ， 厚 带试样 中 一 含 量 明显 大 于 卫 含量 ， 并且 择 优取 向变成 了 厚度 的厚 带 的显 微 结构 中是 细 小 的急冷等轴 晶 ， 厚度 的厚 带 中有较大 区域 的等轴 晶 关 键 词 单 辊快凝法 一 一 厚带 制备 工 艺 组 织 结构 选 旧 相 分 类号 烧 结 企 一 稀 土 永 磁 体 已 广 泛 应 用 于 计 算机 磁 盘 驱 动 器 、 各种 微 型 电机 、 核 磁 共振 成 像 设备 、 通 讯 设备 、 磁 力机械 等领域 随着工 业 设 备 和 民用 产 品对 器 件 质 量 要 求 的不 断提 高 ， 烧 结 一 磁 体 的用 户 对 其磁 性 能 的 一 致 性 也 提 出愈来 愈 高 的要 求 铸锭 组 织 是制 约 磁 体 性 能 的 关 键 技 术 之 一 研 究表 明 高 性 能烧 结 永 磁 体所 要 求 的理 想 铸 锭 组 织 是 柱 状 晶生 长 良好 ， 其 尺 寸细 小 富 相 沿 晶界 均匀 分 布 ， 但 不 能有 大块 的富 相 以及 不存 在 一 晶体 ‘叨 在 通 常 的 水冷铜 模铸 锭 工 艺 条件 下 ， 铸 锭 中 的主 磁 性 相 卫 由三 种 形 式 的 晶粒 组 织 ‘ 一 ， 即在 与 水冷铜 模相接 触 的部分有 少量 急冷 等轴 晶 ， 在低 冷速 的最 后 凝 固部 分 有粗 大等轴 晶 ， 在 急冷 等轴 晶与粗 大等轴 晶之 间有 片 状 晶 通 常情 况 下 ， 水 冷铜 模铸锭 中粗 大 等 轴 晶偏 多 ， 而 且相 结构 也难 以控 制 ‘ ， 利 用 单 辊 法 制 备 快 凝 薄 带 的研 究 已 经 很 多 【卜 ， 目前 所 制 得 的条 带 厚度 一 般 都 在 脚 以下 ， 其 组 织 大 多 为非 晶态 结 构 ， 与烧 结永磁 体所 要 求 的理 想铸 锭 组 织 相 差 甚远 为此 笔 者提 出 了利用 单辊 法 制 备 一 快凝 厚 带 的思路 ， 以从 改善组 织 结构方 面 来提 高永磁 体 的 性 能 而 本文 研 究 了制 备 工 艺 参数对 厚度 收稿 日期 刁 惠 希东 男 ， 岁 ， 教授 国家 “ 基金 资助项 目 一 的影 响 ， 以及 相 应 厚 带 的相 组 成 和 显 微 结 构 实验 方 法 用 工 业 纯 的 ， 和 一 合 金 配 成 儿正伽 。 质 量 分 数 ， 的合 金 在 真 空 中频 感应 炉 、 气 氛 下 ， 用石 英增 祸熔 炼合 金 均匀熔 化 后 ， 合 金熔液调 温 到 ℃ ， 熔 融 金 属 浇 到 旋 转 的铜 辊轮 上 辊 轮中 ， 辊 轮 表面 线速 度可 调 为制 取 厚度 为 。 左 右 的速 凝 片 ， 碎 片 离 开 辊 轮 后 的冷速 调节 到 小 于 ℃ 通 过 改变 辊 轮 转速 、 喷射 压 力 、 辊 轮 间距 等 工 艺条件 以制 备 不 同条件 的 九正 。 尹 。 厚带 用 检测 制 得 的样 品相 组 成 和 取 向 ， 利 用 和 分 析 正饰 尹 ，。 厚 带 的组 织 结 构 结 果 与讨 论 工 艺 参数 对 厚 带厚 度 的影 响 图 为 厚 度 与辊 轮 表 面 的线速 度 之 间 的关 系 在 喷射压 力 、 辊 嘴距 离不变 的条件 下 ， 调 节 辊轮 的转速 可 以发现 随着辊轮 转动参数 的 提 高 ， 带片 厚度 由厚 变 薄 当转 动 参 数 小 于 转 速冰 耐 时 ， 二者 成 线性 反 比关 系 当转动 参 数 大于 转速 耐 时 ， 辊轮 转速 对 带厚 的 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．01．019