燒結NdFeB永磁的腐蝕行為及機理研究.pdf

1、燒結NdFeB永磁合金由于其有優(yōu)異的磁性能和相對低廉的價格，在許多領域得到廣泛的應用。但這類磁體存在耐腐蝕性差的缺點，限制了其進一步發(fā)展和應用。相關研究表明，磁體多相的顯微組織結構，特別是富Nd相的尺寸和分布狀態(tài)是導致耐蝕性差的主要原因。因此，如何通過調整磁體的微觀組織結構來提高磁體耐蝕性，同時保證磁體磁性能不受影響，成為一個兼具重要理論和實際意義的科學問題。本論文采用具有快速成型特點的放電等離子燒結技術(Spark Plasma Si

2、ntering,簡稱SPS技術)制備了具有獨特顯微組織結構的新型燒結NdFeB磁體，研究了SPS NdFeB磁體和傳統(tǒng)燒結NdFeB磁體在高溫干燥環(huán)境中和電化學環(huán)境中的腐蝕行為及相關機理。 利用SEM、EDX、XRD、B-H回線儀等分析測試手段，系統(tǒng)研究了SPS燒結及熱處理工藝對不同稀土含量的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驗結果表明：燒結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NdFeB磁體。 利用DSC、XRD、SEM、EDX、B-H回線儀等分析測試手段，研究了SPS及傳

4、統(tǒng)燒結NdFeB磁體的高溫氧化過程，揭示了SPS NdFeB磁體獨特的高溫氧化動力學過程。傳統(tǒng)燒結NdFeB磁體表現(xiàn)為典型的晶間氧化過程。而SPS NdFeB磁體則具有獨特的顯微組織結構：主相晶粒細小、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，晶間氧化過程得到有效抑制，磁體抗氧化性能較傳統(tǒng)燒結NdFeB磁體顯著提高，磁性能損失減小。 采用

5、電化學測試技術研究了SPS及傳統(tǒng)燒結NdFeB磁體在不同的電化學環(huán)境中的腐蝕行為及磁體的腐蝕機理。建立了燒結NdFeB磁體在不同溶液環(huán)境中的腐蝕動力學模型：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物膜對磁體的進一步腐蝕具有一定的延緩作用，但無法阻止腐蝕反應的發(fā)生；在NaCl溶液中，大量的Cl<'->不僅會破壞腐蝕產物膜在試樣表面的覆蓋，還

6、會加速活性區(qū)域陽極溶解，從而導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。研究結果發(fā)現(xiàn)SPS NdFeB磁體較傳統(tǒng)燒結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磁體獨特的富Nd相分布狀態(tài)造成腐蝕擴散通道變窄甚至消失，從而有效地抑制了磁體的腐蝕進程，提高了磁體的耐腐蝕特性；SPS NdFeB磁