理论教育 稀土永磁材料中的HD现象及氢能

稀土永磁材料中的HD现象及氢能

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:Sm2Fe17化合物的HD现象Sm2Fe17化合物经过氮化形成Sm2Fe17Nx化合物,具有很好的永磁特性,是重要的永磁材料。Sm2Fe17Nx粉体的制备主要是通过粉碎Sm2Fe17合金,然后进行氮化处理来获得。在第一个反应中,Sm2Fe17由于氢气的吸收产生的体积膨胀为3.4%,所产生的应力还不至于使Sm2Fe17形成粉体。因为富Nd相吸氢是一个放热过程,可以使周围的Nd2Fe14B相得到加热而吸氢,从而使整个样品的发生联锁的HD现象。

稀土永磁材料中的HD现象及氢能

(1)Sm2Fe17化合物的HD现象

Sm2Fe17化合物经过氮化形成Sm2Fe17Nx化合物,具有很好的永磁特性,是重要的永磁材料。与Nd2Fe14B化合物相比各向异性矫顽力很大,Sm2Fe17Nx化合物在几个微米的粉体也具有强的矫顽力。但是Sm2Fe17Nx化合物在873K以上温度分解成SmN和α-Fe,所以主要用在粘接磁体上。

Sm2Fe17Nx粉体的制备主要是通过粉碎Sm2Fe17合金,然后进行氮化处理来获得。图17-31是利用热分析方法测得的Sm2Fe17合金的氢气吸收特性,在加热过程中具有2个吸热和2个放热峰,即在523K附近的放热、在623~823K之间的缓慢吸热、在873K附近的迅速放热和在1373K附近的吸热。XRD和氢含量变化结果表明第一个是氢气在Sm2Fe17晶格中的固溶,形成Sm2Fe17Nx化合物,第二个反应是氢从Sm2Fe17Nx晶格中放出形成Sm2Fe17,第三个反应是Sm2Fe17大量吸收氢气,分解成SmH2和Fe两相;第四个反应是SmH2的脱氢,并和Fe反应重新形成Sm2Fe17合金。在第一个反应中,Sm2Fe17由于氢气的吸收产生的体积膨胀为3.4%,所产生的应力还不至于使Sm2Fe17形成粉体。杉木谕等人通过少量的增加少量的Sm浓度,从而能够增加氢气吸收时的应力,使合金粉碎。如图17-32所示。

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图17-31 Sm2Fe17合金的氢气吸收特性

978-7-111-38715-2-Chapter17-39.jpg(www.daowen.com)

图17-32 不同成分Sm2+xFe17合金的HD结果

(2)Nd-Fe-B系永磁体的HD现象

氢粉碎处理HD工艺是利用Nd2Fe14B相和Nd相吸收H2速度不同,从而在Nd2 Fe14 B相和富Nd相交界处产生应力并形成微裂纹,在接下来的气流磨工程中很容易沿Nd相裂开,主相晶粒完整,形成单晶粉末,有效克服了传统制备工艺中的缺陷。正是由于单晶粉末均匀细小,保证了在磁场取向成型磁体具有高取向度。

Nd-Fe-B系永磁体不用加热,在室温下就可以产生HD现象,可以从块状合金直接变成微粉,所以在烧结永磁体制备过程中,HD现象被作为粉碎的前处理过程利用。这类化合物的HD现象并非由Nd2Fe14B相的吸氢而引起,而是由晶粒间分布的富Nd相吸氢所引起的[22]。这种判断的理由是Nd2Fe14B相不加热到473K进行处理的话是不吸收氢气的,但是富Nd相却可以在室温下吸收氢气。因为富Nd相吸氢是一个放热过程,可以使周围的Nd2Fe14B相得到加热而吸氢,从而使整个样品的发生联锁的HD现象。

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