燒結(jié)NdFeB永磁的腐蝕行為及機(jī)理研究.pdf

1、燒結(jié)NdFeB永磁合金由于其有優(yōu)異的磁性能和相對(duì)低廉的價(jià)格，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但這類(lèi)磁體存在耐腐蝕性差的缺點(diǎn)，限制了其進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。相關(guān)研究表明，磁體多相的顯微組織結(jié)構(gòu)，特別是富Nd相的尺寸和分布狀態(tài)是導(dǎo)致耐蝕性差的主要原因。因此，如何通過(guò)調(diào)整磁體的微觀組織結(jié)構(gòu)來(lái)提高磁體耐蝕性，同時(shí)保證磁體磁性能不受影響，成為一個(gè)兼具重要理論和實(shí)際意義的科學(xué)問(wèn)題。本論文采用具有快速成型特點(diǎn)的放電等離子燒結(jié)技術(shù)(Spark Plasma Si

2、ntering,簡(jiǎn)稱(chēng)SPS技術(shù))制備了具有獨(dú)特顯微組織結(jié)構(gòu)的新型燒結(jié)NdFeB磁體，研究了SPS NdFeB磁體和傳統(tǒng)燒結(jié)NdFeB磁體在高溫干燥環(huán)境中和電化學(xué)環(huán)境中的腐蝕行為及相關(guān)機(jī)理。 利用SEM、EDX、XRD、B-H回線儀等分析測(cè)試手段，系統(tǒng)研究了SPS燒結(jié)及熱處理工藝對(duì)不同稀土含量的NdFeB永磁材料的顯微組織和性能的影響，獲得了磁體的最佳磁性能。其中，高稀土型磁體：Br=1.19T，H<,ci>=1772kA·m<'

3、-1>，(BH)<,max>=289kJ·m<'-3>；低稀土型磁體：B<,r>=1.25T，H<,ci>=1174kA·m<'-1>，(BH)<,max>=312kJ·m<'-3>。隨后的高溫氧化和高壓加速腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：燒結(jié)NdFcB磁體的腐蝕速度隨稀土含量增加而增大。比較而言，SPS NdFeB磁體的腐蝕速度明顯低于傳統(tǒng)燒結(jié)NdFeB磁體。 利用DSC、XRD、SEM、EDX、B-H回線儀等分析測(cè)試手段，研究了SPS及傳

4、統(tǒng)燒結(jié)NdFeB磁體的高溫氧化過(guò)程，揭示了SPS NdFeB磁體獨(dú)特的高溫氧化動(dòng)力學(xué)過(guò)程。傳統(tǒng)燒結(jié)NdFeB磁體表現(xiàn)為典型的晶間氧化過(guò)程。而SPS NdFeB磁體則具有獨(dú)特的顯微組織結(jié)構(gòu)：主相晶粒細(xì)小、均勻，富Nd相呈顆粒狀彌散分布于主相三角晶界。因此SPS NdFeB磁體的氧化首先發(fā)生在主相三角晶界處，而晶界富Nd相未發(fā)生明顯氧化，晶間氧化過(guò)程得到有效抑制，磁體抗氧化性能較傳統(tǒng)燒結(jié)NdFeB磁體顯著提高，磁性能損失減小。 采用

5、電化學(xué)測(cè)試技術(shù)研究了SPS及傳統(tǒng)燒結(jié)NdFeB磁體在不同的電化學(xué)環(huán)境中的腐蝕行為及磁體的腐蝕機(jī)理。建立了燒結(jié)NdFeB磁體在不同溶液環(huán)境中的腐蝕動(dòng)力學(xué)模型：在堿性環(huán)境下，磁體表面形成均勻、致密的氫氧化物鈍化膜，表現(xiàn)出明顯的鈍化特征，因而具有較好的耐蝕性：在H<,2>O溶液中，磁體表面生成的腐蝕產(chǎn)物膜對(duì)磁體的進(jìn)一步腐蝕具有一定的延緩作用，但無(wú)法阻止腐蝕反應(yīng)的發(fā)生；在NaCl溶液中，大量的Cl<'->不僅會(huì)破壞腐蝕產(chǎn)物膜在試樣表面的覆蓋，還

6、會(huì)加速活性區(qū)域陽(yáng)極溶解，從而導(dǎo)致磁體的腐蝕速度較H<,2>O溶液明顯加快：在酸性溶液中，燒結(jié)NdFeB磁體發(fā)生活化溶解，腐蝕速度明顯高于其它環(huán)境。且隨著酸的濃度增加，磁體腐蝕速度逐漸加快。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)SPS NdFeB磁體較傳統(tǒng)燒結(jié)NdFeB磁體在不同溶液中的腐蝕速度顯著降低，其原因在于：SPS NdFeB磁體獨(dú)特的富Nd相分布狀態(tài)造成腐蝕擴(kuò)散通道變窄甚至消失，從而有效地抑制了磁體的腐蝕進(jìn)程，提高了磁體的耐腐蝕特性；SPS NdFeB磁