科创中国
低性能钕铁硼磁体晶界扩散技术
发布时间:
2023-11-04
截止日期:2023-12-31
价格 双方协商
地区： 内蒙古自治区 包头市 包头稀土高新技术产业开发区
需求方： 包头***公司
行业领域
新材料产业
需求背景
21世纪，工业互联网、新能源、高速轨道交通、5G通讯和智能制造已成为世界各国争先突破的重要领域。钕铁硼永磁材料因其优异的磁性能而被广泛应用于这些领域中，占永磁市场的50%以上。然而，一直以来，不含重稀土的商用烧结钕铁硼磁体矫顽力低(<1200kA/m)，主相Nd2Fe14B的Curie 温度低(Tc=312℃)，不能满足电动汽车驱动电机、风电系统发电机等在高温条件下的使用要求。
需解决的主要技术难题
根据烧结钕铁硼永磁的矫顽力机制，反磁化畴首先在晶粒表面形成，因此晶粒表面是磁体内最薄弱的环节，提高晶粒表面的各向异性场可以推迟反磁化畴的形成，从而提高整个磁体的矫顽力。晶界扩散技术最近几年迅速地实现了工业化。在实际工业生产中，使用晶界扩散工艺可降低重稀土消耗50%以上。目前有关晶界扩散的研究主要集中在扩散剂的成分优化、添加方式以及扩散磁体的组织分析方面，但纵观目前的基础研究和产业应用，晶界扩散工艺在技术和理论层面上仍存在一些关键问题有待解决。
期望实现的主要技术目标
期望实现的技术目标：同等性能重稀土含量降低50%以上。
需求解析
解析单位：“科创中国”稀土产业科技服务团（中国稀土学会） 解析时间：2023-11-20
刘伟
中国科学院金属研究所
研究员
综合评价
矫顽力作为一项外禀磁性能，与磁体的成分和微观组织密切相关6-0)。增加磁体
矫顽力能有效抵抗更高温度时磁体固有的退磁场，提高磁体的热稳定性。提高钕铁硼永磁的高温磁性能可通过添加合金元素Co，取代Nd2Fe14B相的Fe，以提高磁体的T。但过量的Co不仅导致材料成本增加，还会降低硬磁性能9-11)。另一种方法是添加重稀土(HRE)元素，如Dy和Tb，替代2:14:1相中的Nd，形成磁性各向异性场更高的(HRE, Nd)₂Fe,B 相(HRE = Dy、Tb)[4.12。但由于重稀土元素在地壳中含量不足Nd的10%，其价格极其昂贵3.12-15]。通过传统熔炼的方法引入重稀土将明显增加磁体成本，其重稀土的材料成本占钕铁硼成品价格的30%~50%。此外，由于重稀土原子与Fe原子的反铁磁耦合作用，添加重稀土不可避免地造成磁体剩磁和磁能积的下降。因此，随着钕铁硼高温磁体需求的日益增长，如何制造出少重稀土甚至无重稀土的高矫顽力钕铁硼磁体是国内外近年来的研究和开发热点。
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