取向磁场发生位置及发生方式对各向异性粘结NdFeB磁体性能的影响

科技信息1.试验方案为了弄清楚各向异性粘结NdFeB磁体取向成型时压制模具的冲头在什么位置时对磁粉进行磁场取向能够制得更高性能的磁体，本文研究了各向异性粘结NdFeB磁体在压制成型过程中取向磁场发生位置及方式对磁体磁性能的影响，压制时励磁电压为1600V，取向磁场强度为1.816T。2.试验原材料2.1各向异性粘结NdFeB磁粉试验中所选用的磁粉为自制磁粉，其名义成分为Nd12.5Fe74.8Co6B6.2Ga0.3Nb0.2，试验中分别将其筛选为粒度小于60目（250μm）、120～60目（124～250μm）、200～120目（74～124μm）和大于200目（74μm）的几种粒径的磁粉。2.2粘结剂的选用试验中所用粘结剂为粒径小于178μm的环氧树脂微粉。2.3磁粉混炼利用干混和湿混两种工艺混炼各向异性NdFeB磁粉，其中干混是直接将磁粉和粘结剂按比例混合的混炼方法；湿混是先将粘结剂溶于丙酮等有机溶剂中，然后再将磁粉放入进行混合的混炼方法。本实验主要采用的是湿混的方法进行混练，并对部分磁粉进行预取向。3.试验设备本实验所使用的各向异性粘结NdFeB磁体的自动压制成型设备主要由以下几部分组成：10t自动粉末机械压机；DCD－2000/15－12WBQ型电容式充磁电源及一对电磁线圈，在磁体成型过程中提供取向脉冲磁场，取向电压为0～2000V；此外还有一套冷却水循环装置，对电磁线圈进行冷却。其原理如图1所示，可以看出使用纵向取向成型方式其取向磁场方向与磁体的压制方向是相同的。图1纵向取向成型压机示意图4.实验步骤4.1取向磁场发生相对位置磁体性能的影响1-上冲头；2-阴模；3-下冲头；4-磁粉（体）图2压制成型机上冲头压入阴模位置示意图分别研究了取向成型时，上冲头压入阴模0，1/4，1/2，3/4和1位置时取向充磁对磁体性能的影响，如图2所示。图2是压制成型时上冲头压入阴模不同位置时的示意图。试验中，分别在上述各种情况下对磁粉进行磁场取向，以得到能够使磁体性能最好的取向磁场发生位置。从图中可以看出，随着上冲头压入阴模深度的增大，磁粉的密度是在不断增大的。图3取向磁场发生位置与各向异性粘结NdFeB磁性能关系曲线图3是各向异性粘结NdFeB磁体的磁性能与取向磁场发生位置的关系曲线。从图中可以看出，随着取向磁场发生位置的不断深入，各向异性粘结NdFeB磁体的磁性能是逐渐降低的，即在磁粉完全松装的状态下对磁体进行磁场取向制得的磁体可以取得良好的磁性能，而当上冲头完全压入阴模时再取向制得的磁体的性能是最低的。这是由于磁粉在松装状态时，如图4(a)所示（图中，用椭球代表磁粉，椭球的长轴方向代表易磁化方向），磁粉相互之间以及磁粉与模壁之间的摩擦力是最小的，此时进行磁场取向，磁粉颗粒的旋转和转移都很容易，有利于磁粉的易磁化方向最大限度的沿取向磁场方向排列分布，如图4(b)所示，因而在压制成型后使磁粉的易磁化方向还能够保持较好的沿取向方向的排列，也就使成型后的磁体具有更高的取向度，如图4(c)所示；从而使磁体的性能较高；而随着冲头压入深度的增加，磁粉的密度逐渐增大，磁粉之间以及磁粉与模壁之间的摩擦力也会增大，此时再对磁粉进行磁场取向，磁粉在向取向磁场方向转动和位移的过程中会遇到更大的阻力，使得能够沿取向方向排列分布的磁粉的数量减少，致使制得的各向异性粘结NdFeB的取向程度也会降低；试验证明，当在图2(e)所示位置再对磁粉进行取向充磁时，由于此时磁粉已经基本被压制成磁体，磁场取向基本上不会起到什么作用，所制得的磁体的性能与各向同性粘结NdFeB磁体的性能大体相同。(a)松装未取向;(b)松装取向；(c)取向成型图4磁粉在不同状态的模型示意图4.2取向磁场发生方式对磁体性能的影响各向异性粘结NdFeB磁体在取向成型时在上取向磁场发生位置及发生方式对各向异性粘结NdFeB磁体性能的影响盖军辉1张青1韩笑2翟秀芹1孙素敏1薛健1娄丽娜1（1.山东省科学院情报研究所2.山东轻工业学院理学院）［摘要］模压成型工艺是目前制造各向异性粘结NdFeB磁体最主要的方式之一。压制成型过程中的取向方法，会影响磁粉颗粒的易磁化方向的排布，从而对最终成型的永磁体的磁性能产生重要的影响。因此，研究压制成型过程中取向方法对取向效果的影响，是十分必要的。本文研究发现，在压制过程中，磁体的取向度与取向磁场发生时磁粉颗粒的松散程度有很大的关系，在磁粉处于完全松装的状态下对其进行取向更有利于制造高性能的磁体。［关键词］各向异性粘结NdFeB取向磁场发生位置发生方式（下转第160页）——158科技信息冲头压入阴模即磁粉处于完全松装的状态时对其进行磁场取向制得的磁体可以获得更加优异的磁性能。在此基础上研究了磁场取向次数对各向异性粘结NdFeB磁性能的影响。由于试验所用压制成型机在一次压制过程中会产生3次瞬间脉冲磁场，因此，研究了在图2(a)所示位置即上冲头刚压入阴模时取向1次下压过程中取向2次（A）;上冲头刚压入阴模取向2次下压过程中取向1次（B）和上冲头刚压入阴模取向3次下压过程中无取向（C）3种取向方式对各向异性粘结NdFeB性能的影响，将3种取向方式分别编号为A、B和C，三种取向方式制得的各向异性粘结NdFeB的性能如表1所示。表1不同磁场取向方式对各向异性粘结NdFeB的磁性能的影响取向方式ABC磁性能Br/T0.6120.6170.626Hci/kA·m-1101510311046BHm/kJ·m-358.859.962.9从表1中可以看出，C类即在上冲头刚压入阴模时对磁粉进行3次磁场取向的方式制得的各向异性粘结NdFeB磁体的性能是最好的，这说明在磁体的密实化压制过程对其取向并不能提高磁体的磁性能，而在磁粉处于松装状态时对磁粉进行多次取向充磁可以起到良好的效果，这是由于在磁粉处于松装状态时多次的取向可以使磁粉之间的静磁引力增大，在随后的压制过程中，磁粉要向非取向方向转动需要更大的驱动力，使得转向非取向方向的磁粉数减少，大部分磁粉的易磁化方向还能与取向方向一致或只发生较小的偏离，使得磁体的取向度较高，所以能够获得较好的磁性能。5.结论我们认为可以将各向异性粘结NdFeB磁体在取向磁场中的压制成型过程分为两个过程：第一个过程就是给完全处于松装状态的磁粉施加取向磁场，使各向异性NdFeB磁粉有序排列的过程；第二个过程是压缩取向磁粉使其致密化的过程，而在这一过程中再对磁粉进行磁场取向几乎起不到什么效果。参考文献［1］杨在志，任惠平.模压成型工艺对粘结NdFeB磁性能的影响.包头钢铁学院学报，2004.9(254-257)［2］周寿增，董清飞.超强永磁体-稀土铁系永磁材料.北京：冶金工业出版社，2004，344［3］MishimaC，HamadeN，MitaraiH.MagneticPropertiesofNdFeBAnisotropicmagnetpowderproducedbythed-HDDRmethod.Proc.16thInter.WorkshoponREPMandtheirApplication，EditedbyKanekoK，HommaM，OkadaM.TheJapanM.InstituteofMetals，2000，873［4］孙爱芝，仝成利，苏广春等.各向异性粘结稀土永磁材料的研究和开发状况.磁性材料及器件，2005，36(6)：7［5］周维娜，李文学.磁粉粒度分布对NdFeB粘结磁体性能的影响.包头钢铁学院学报，2004，23(2)：143［6］章建方.HDDR各向异性粘结NdFeB成型方法研究.学位论文.北京：北京科技大学，2002：15-31［7］DavidBrown，Bao-MinMa，ZhongminChen.DevelopmentintheprocessingandpropertiesofNdFeB-typepermanentmagnets.J.Magn.Magn.Mater.，2001，248(3)：432-440（上接第158页）也为多孔石墨制造的蜂窝结构，盛装核废料的特殊玻璃管就放置在每个蜂窝中。为了增强保险系数，特殊玻璃管也有三层内壁。内层防辐射，外层防腐蚀，中层起强固作用，从而确保核废料的万无一失[20,21]。3.7岩石熔融处置高放废物、超铀废物的岩石熔融处置，亦称地下熔融处置。该方法是将高放废液注入钻孔或深部（＞2000~3000m）岩硐中，在此后较长时间内，借助高放废液产生的衰变热，将岩石与废液熔为一体（温度超过1000℃），经冷却后成为岩石固化体，从而达到永久隔离高放废物的目的。但目前这还只是一种设想。根据处置原理设想，首先在页岩或花岗岩地区选取适当地段，通过深竖井在2000~3000m地下岩石中开凿一个容积约为5000~6000m3的岩硐，然后将高放废液或其灰浆注入该岩硐中，同时不断地向地面抽汲从废液中析出的放射性水；待岩硐注满废液后（约需25年），封闭竖井、钻孔。此后，在衰变热影响下，注满废液的岩硐中将发生以下变化：注液后1个月至25年间，岩硐中废液将发生自沸腾；封闭后35~45年，岩洞周围岩石开始熔融，废液和岩石融为一体，随后逐渐冷凝固化；在注液后约1000年，高放废液完全岩石固化，熔融固化的废液—岩石固化体的直径约为80~100m（废物∶岩石≈1∶1000），固化范围取决于处置废液的岩硐大小、主岩的热导率、矿物成分、化学成分和含水量及高放废液的释热量等。这类处置库应建在核设施附近，有时可利用地下核爆炸坑作为处置库。处置库主岩的厚度不应小于300~400m。岩石熔融处置法的优点是，对废液无需进行固化处理，处置技术较简单，处置成本较低。其缺点是：①对地下2000~3000m深处岩石中地下水的运动规律尚不清楚；②高放废液能否与岩石一起被完全熔融，未经实践证明；③从地下抽汲放射性析出水，是一项复杂的技术，抽出的放射性析出水是二次废物；④在2000~3000m深处开凿岩硐，耗资甚巨[22,23,24]。4.结论随着科技的进步核电站废物的处理也在不断地改进中。韩国开发出一种可将核电厂产生的废物体积最多减少80％的压缩技术，并将在世界上首次实现商用化[25]。玻璃固化技术[26]是指将放射性废物和熔融状态的玻璃混合后高温加热、缩小体积而制造出稳定的玻璃固体的技术。被玻璃化的放射性物质在极度恶劣的环境中也不会出现泄漏，因此，该技术可降低放射性泄漏危险。在全球范围内，美国和法国拥有部分玻璃固化技术，但将该技术商用化尚属首次。英国博士El-GuebalyLA，利用难熔金属与放射性废物相融合，缩短其半衰期，从而降低放射性危害[27]。我国也在大力发展核工业，对于核废料的处理也在积极地探索研究中。根据国家自身的地理情况，我们制定自己的核废料处理计划方案，这也是将来的发展方向。虽然，现已存在不少处理核废料的方法，但是仅仅是将其存储起来放置在某个地方，没有一种方案可以将其分解为安全的物质或者对其完全有效地利用，也没有一种方案是绝对安全可靠的。因此对于这个课题的研究仍然在继续。参考文献［1］史永谦.核能发电的优点及世界核电发展动向［J］.能源工程，2007,(01):32-37［2］BernardL·Cohen,施向军.核电的优越性［J］.中国核工业，2000,(03):342-346［3］陈济东.大亚湾核电站系统及运行［M］.北京：原子能出版社，1994:23-28［4］李自淳，宣自平，余前军，钱厚军.核电简介［J］.上海大中型电机，2006,(03):157-162［5］中华人民共和国国家标准，放射性废物分类标准［S］.GB9133-88，北京：标准出版社,1988［6］IAEA.Classificationofradioactivewaste［R］.IAEASafetySeriesNo.111-G-1，Vienna:IAEA，1994［7］刘兆华.浅谈放射性废物的处理及处置［J］.四川环境，1997，16(2):56-61［8］IAEA.Radioactivewastemanagementstatusandtrends:No.1［R