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日本产综研开发出不使用Dy的Sm-Fe-N磁铁,保持Nd磁铁的8成矫顽力 8/3/2011
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日本产综研开发出不使用Dy的Sm-Fe-N磁铁,保持Nd磁铁的8成矫顽力(点击放大)

日本产业技术综合研究所的永续材料研究部门开发出了以90%以上的相对密度烧结不含Dy(镝)的Sm-Fe-N(钐-铁-氮)类磁铁粉末的技术(图1)。
广泛应用于EV(电动汽车)马达等的Nd-Fe-B(钕-铁-硼)类磁铁中添加的Dy已成为一大问题。由于地壳中储量少且可开采地区有限,因此进口价格高企。
Sm-Fe-N类磁铁粉末是特性仅次于Nd-Fe-B类磁铁的磁铁材料,作为不使用Dy的高性能磁铁材料而备受期待。但是,虽然作为磁铁粉末的特性高,但如果在500 ℃以上的高温下烧结,就会失去磁铁的特性,因此利用普通的烧结方法,无法制造出特性优良的烧结磁铁。所以目前的产品只有用树脂等来粘合磁铁粉末的粘结磁铁。
产综研一直在开发烧结Sm-Fe-N类磁铁粉末的技术,但以前的技术无法提高密度,最大磁能积不足100kJ/m3。
此次,产综研利用向模具通入电流脉冲的方法在400 ℃左右的低温下烧结制造出了Sm-Fe-N类磁铁粉末(图2)。当向模具和粉末中通入电流时,会因电阻而发热,这样就可比从外部加热器导热用更短的时间提高温度。另外,通过使用脉冲电流能够引起集肤效应,可在不提高内部温度的前提下促进粉末界面的结合。从而能够防止结晶构造的变化,实现不降低原有粉末特性的烧结工艺。

(图片)

图2:脉冲通电烧结法 用伺服冲压机加压,同时通入脉冲电流。

为了通过程序控制烧结过程中加载的负荷,产综研采用了伺服冲压机。另外,通过在模具上采用超硬合金,施加大负荷,提高了相对密度。通过这些措施,得以在低温下制成了致密的烧结体。
此次使用了日本大同特殊钢生产的各向同性Sm-Fe-N类磁铁粉末,在保留时间1分钟内,制成了相对密度高达90%以上的烧结磁铁。制成的磁铁的特性为:剩磁通密度0.91T、矫顽力770kA/m、最大磁能积129kJ/m3。
上述特性分别相当于Nd-Fe-B磁铁普遍公认数字的约7成、8成、4成,作为单纯的替代品还有些勉强,而且还存在着Sm也是稀缺资源的问题。Sm-Fe-N可以被作为当Dy价格上涨或难以采购到时的备用品。 (记者:浜田基彦)

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