CN100409376C - 纳米晶钕铁硼磁体的爆炸压实成型装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纳米晶金属粉体的加工成型方法及其专用装置，属金属粉加工成型工艺技术领域。本发明方法的特征在于采用纳米晶NdFeB粉末为原料，采用爆炸成型方法，利用爆炸产生的冲击波和压力来粘结和压实粉体，生成高密度高磁学性能的纳米晶钕铁硼磁体。本发明方法的专用装置即爆炸压实成型装置，它包括有引爆系统1、炸药2、可装卸压块3、焊接封口的钢铁堵头4、纳米晶粉末5、钢质包套管6、圆形炸药筒7和固定底座8。利用爆炸瞬间产生的热量和压力，可使粉体粘结压实成为纳米晶，可提高其密度和磁学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米晶金属粉体的加工成型方法及其专用装置，属金属粉加压成型工艺技术领域。
背景技术
纳米晶钕铁硼粉末具有双相性质，即利用其α-Fe软磁相高的饱和磁化强度及NdFeb硬磁相高的各向异性，在纳米尺寸20nm左右，两个相进行耦合，通过两个相的耦合效应，纳米晶双相钕铁硼粘结磁体表现出高的饱和磁化强度和高的各向异性，综合α-Fe和Nd2Fe14B两相的优点，产生最佳的磁性能。
将纳米晶双相钕铁硼粉末和2～5％的粘结剂混合，在一定压力下成型，可制造出各种各样的粘结纳米晶钕铁硼磁环、磁瓦片等，其用途十分广泛，特别是计算机行业。象硬盘器的音圈电机、打字机、DVD、CD中的主轴电机，手机的振动电机、车载用的磁性传感器、飞机控制仪的陀螺组件等等。正是因为这些磁性材料的广泛应用，对信息产业的集成化、小型化、轻量化、智能化的发展，具有重要的意义。
现有的纳米晶钕铁硼磁体的成型工艺有三种方法，即压制成型、注射成型、挤压成型。它们存在一个共同的问题是成型时需要用粘结剂，而且成型制晶的密度较小，制成的粘结磁体的磁性能较差。当采用压制成型时，其成型工艺如下：以Nd8.5(FeCoZr)84.5Cr0.5B6.5化学计量配方的基础上，通过熔体快淬的方法准备非晶带，再晶化处理获得纳米晶；将纳米晶粉末和粘结剂混合，纳米晶粉末过100_200目，粘结剂为树脂粘结剂，加入量为2～5wt％，然后在150℃下固化，最后获得纳米晶粘结磁体。由于该工艺中在造粒时加入了非磁性的树脂粘结剂，因而降低了磁体的性能和制品密度。其各项性能参数为：粘结磁体的密度为6.037g/cm3，剩磁Br＝0.780T(特斯拉)，内禀矫顽力jHc＝609KA/m，最大储能积(BH)max＝94KJ/m3/
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米晶钕铁硼磁体的成型方法及其专用装置。本发明的另一目的是在纳米晶不长大的基础上，提高纳米晶磁体的密度和磁学性能。本发明再一目的是不使用树脂粘结剂，采用爆炸成型法制成高密度高磁学性能的纳米晶钕铁硼磁体。
纳米晶钕铁硼磁体的爆炸压实成型装置，它包括有引爆系统、炸药、可装卸压块、焊接封口的钢质堵头、纳米晶粉末、钢质包套管、圆形炸药筒和固定底座；其特征在于：装有纳米晶粉末的钢质包套管设置于圆形炸药筒内，且位于中央位置；圆形炸药筒的底部固定在固定底座上；钢质包套管的上部和下部都设置有焊接封口的钢质堵头，在上部的堵头上面还设置有可装卸压块；在钢质包套管和炸药筒之间的空间装有炸药；在炸药筒顶部尖顶处设有引爆系统。
该爆炸压实成型装置中，所述的钢质包套管的管壁厚度为0.5～1.5mm；所述的固定底座为圆形塑料板，其厚度为8～10mm；所述的炸药为硝铵基炸药，炸药密度为0.75～1.0g/cm3，炸药厚度为25～60mm。
附图说明
图1为本发明方法专用装置即爆炸压实成型装置的简单示意图。
具体实施方式
现将本发明的实施例具体叙述于后。
实施例1
本实施例中纳米晶钕铁硼的成型方法采用纳米晶NdFeB粉末为原料，首先要准备好原料，以Nd2Fe14B化学计量配方的基础上，通过熔体快淬方法，再经晶化处理获得纳米晶粉末；将该纳米晶粉末装在钢质套管内，不需加入粘结剂，采用爆炸成型方法，利用爆炸产生的冲击波和压力来粘结和压实粉体，生成高密度磁学性能的纳米晶钕铁硼磁体。
该方法所用的专用装置即爆炸压实成型装置，如图1所示，该装置包括有引爆系统1、炸药2、可装卸压块3、焊接封口的钢铁堵头4、纳米晶粉末5、钢质包套管6、圆形炸药筒7和固定底座8。装有纳米晶钕铁硼粉末5的钢质包套管6设置于圆形炸药筒7内，且位于中央位置；圆形炸药筒7的底部固定于固定底座8上；钢质包套管6的上部和下部都设置有焊接封口的钢质堵头4，在上部堵头4上面还设置有可装卸压块3；在钢质包套管6和炸药筒7之间的空间装有炸药2；在炸药筒7顶部的尖顶处设有引爆系统1。
所述钢质包套管6的管壁厚度为1mm；所述的固定底座8为圆形塑料板，其厚度为10mm；所述的炸药2为硝铵基炸药，其密度为0.9g/cm3，炸药厚度为50mm。
本实施例爆炸压实成型装置的操作过程如下：
将纳米晶NdFeB粉末装入钢质包套管们，装粉时缓慢进行边装入边振实，包套管上下两端用钢质堵头焊接封住，置于厚度为10mm的圆形塑料板固定底座上，底座置于水平地面上，在底座上放置圆形炸药筒，在包套管上端堵头上再放上可装卸压块，然后在炸药筒们均匀装入炸药，然后通过在炸药筒顶部尖顶处的引爆系统即放雷管进行引爆。爆炸压制时，炸药释放的能量在几秒的时间们使压力高达1000Gpa，使颗粒产生变形，并压实粘结在一起，产生高密度的纳米晶磁体。瞬间的压力和热量，无法使纳米晶长大，同时瞬间的热量和压力可大大提高纳米晶粘结磁体的密度。通过控制炸药的量，控制冲击波的大小，从而可控制粉末的粘结强度。
本实施所制得的纳米晶钕铁硼磁体与过去传统的压制成型方法所制得的纳米晶磁体作对比，前者的磁体密度及磁学性能参数明显地优于后者。其磁体密度由6.037g/cm3提高至7.12g/cm3，剩磁Br由0.780T(特斯拉)提高至0.891T(特斯拉)，内禀矫顽力jHe由原来的609KA/m提高至745KA/m，最大磁能积(BH)max由原来的94KJ/m3提高至118KJ/m3。
Claims (2)
1. 一种纳米晶钕铁硼磁体的爆炸压实成型装置，它包括有引爆系统(1)、炸药(2)、可装卸压块(3)、焊接封口的钢质堵头(4)、纳米晶粉末(5)、钢质包套管(6)、圆形炸药筒(7)和固定底座(8)；其特征在于：装有纳米晶粉末(5)的钢质包套管(6)设置于圆形炸药筒(7)内，且位于中央位置；圆形炸药筒(7)的底部固定在固定底座(8)上；钢质包套管(6)的上部和下部都设置有焊接封口的钢质堵头(4)，在上部的堵头(4)上面还设置有可装卸压块(3)；在钢质包套管(6)和炸药筒(7)之间的空间装有炸药(2)；在炸药筒(7)顶部的尖顶处设有引爆系统(1)。
2. 如权利要求1所述的纳米晶钕铁硼磁体的爆炸压实成型装置，其特征在于：所述的钢质包套管(6)的管壁厚度为0.5～1.5mm；所述的固定底座(8)为圆形塑料板，其厚度为8～10mm；所述的炸药(2)为硝铵基炸药，炸药密度为0.75～1.0g/cm3，炸药厚度为25～60mm。
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