www.188betkr.com 讯钕铁硼永磁材料作为现代工业的关键功能材料，其生产工艺与性能优化一直是材料科学领域的重点研究方向。作为迄今为止磁性最强的永磁材料，钕铁硼在业内享有“磁王”之称，广泛应用于需要高强度磁场、高稳定性和高效率的现代工业与高科技领域。
烧结与热变形钕铁硼永磁体生产工艺流程
烧结钕铁硼永磁体生产工艺
烧结钕铁硼的制备本质是粉末冶金工艺，关键工艺流程为：原料混合—熔炼铸片—氢碎—气流磨制粉—取向成型—冷等静压—烧结—表面处理—充磁。
配料是工艺起点，钕铁硼永磁体的主要原料包括稀土金属钕（29%-32.5%）、金属元素铁（63.95-68.65%）和非金属元素硼（1.1-1.2%），同时会添加少量镝、铌、铝、铜等元素以优化磁性能。熔炼过程在真空感应炉中进行，温度需达到1460℃左右，将按配方称量好的原料熔融后浇注到快速旋转的铜制冷却辊上，形成片状合金。
氢碎（氢破碎）是利用稀土金属化合物的吸氢特性，将钕铁硼合金在氢气环境下破碎成粗粉的工艺。随后通过气流磨将粗粉进一步细化至3-4μm的细粉，该过程采用高压气流使粉末颗粒加速到超音速并相互碰撞破碎。
成型过程中，细粉在磁场中压制成所需形状，磁场取向是关键步骤，它决定了最终磁体的磁性能方向性。随后通过等静压进一步提高压坯密度，最后经过烧结和回火处理，使压坯达到致密化并获得所需的显微组织。烧结后的毛坯还需经过切割、磨削、电镀等机加工工序，才能成为最终产品。
热变形钕铁硼永磁体生产工艺
热变形钕铁硼永磁体采用热压/热变形工艺，是获得全密度高各向异性磁体的重要方法。该工艺主要包括热压成型和热变形处理两个核心阶段。
热压成型在550℃-750℃的温度和50-300MPa的压力下进行，将快淬钕铁硼磁粉在真空条件下压制成初步形状。随后在热变形处理阶段，温度控制在600℃-750℃，压力为20-100MPa，使磁体变形度达到50%-80%，这一过程通过塑性变形使磁体获得高取向度。
热变形工艺的关键在于控制微观结构，避免形成无序取向的粗晶粒，这些粗晶粒会降低磁体的矫顽力。先进的热变形工艺还引入了晶界扩散技术，通过使用具有多熔点特性的稀土辅合金，在热变形过程中既增强应力传导，又形成理想的晶界相，从而提高矫顽力和温度稳定性。
新型永磁电机设计与应用
海尔贝克环永磁无刷直流电动机
海尔贝克阵列是一种特殊的永磁体排列方式，能够在一侧产生强磁场，而在另一侧削弱磁场，这种设计在永磁无刷直流电动机中具有重要应用价值。通过优化烧结钕铁硼永磁体的磁场分布，海尔贝克环结构可以显著提高电机的磁通密度和扭矩输出。
基于机器学习的磁体设计可以精确计算海尔贝克环的最佳磁化方向和形状，最大化磁能积的同时减少磁漏。这种设计在需要高扭矩密度和低磁漏的应用场合，如无人机推进系统和高精度伺服电机中，表现出显著优势。
贴片式永磁同步交流电动机
贴片式永磁同步交流电动机采用热变形钕铁硼永磁体作为转子磁钢，其高取向度和均匀的微观结构使得电机在高转速下仍能保持优异的稳定性。通过微磁模拟技术，可以优化贴片式磁钢的厚度和形状，减少涡流损耗，提高电机效率。
这类电机特别适合新能源汽车驱动系统，其中磁体的高耐温性（超过280℃）确保了电机在恶劣环境下的可靠运行。与传统的烧结钕铁硼电机相比，采用热变形磁体的贴片式永磁同步交流电动机在效率和功率密度方面有显著提升。
辐射环转子永磁无刷直流电动机
辐射环转子结构需要磁体具有高的径向取向度，烧结钕铁硼通过特殊的模具设计和磁场取向工艺，可以实现这一要求。这种设计中，磁体的晶粒c轴沿径向排列，使磁场强度最大化。
通过晶界扩散技术优化的高矫顽力烧结钕铁硼磁体，能够有效抵抗高速旋转产生的退磁场，确保电机在宽温度范围内的稳定运行。这类电机在高速主轴、离心压缩机和电动交通工具等领域有广泛应用前景。
未来钕铁硼永磁材料的发展将更加注重资源节约和性能优化的平衡，进一步降低重稀土依赖，提高高温稳定性，拓展应用领域。随着新材料、新工艺的不断涌现，钕铁硼永磁体将在新能源汽车、人工智能、机器人等高科技领域发挥更加重要的作用。
同时，永磁电机的创新设计也与材料发展相辅相成，海尔贝克环、贴片式和辐射环转子等新型电机结构充分利用了先进磁体的性能优势，推动了电机系统向高效化、小型化、高可靠性方向发展。
2025年12月3日，www.188betkr.com 将在浙江·宁波举办“2025高端钕铁硼永磁材料制备与应用技术大会”。届时，我们邀请到太原理工大学江树勇教授出席本次大会并作题为《钕铁硼永磁材料研发及在永磁电动机上的应用》的报告，江树勇教授将为您介绍低成本永磁体、高磁能积永磁体和热变形钕铁硼永磁体的研发工作，同时结合团队的研究成果，介绍各类永磁电机的研发进展。
个人简介：
江树勇，太原理工大学材料科学与工程学院教授，博士生导师。2005年获得哈尔滨工业大学材料加工工程博士学位。主要从事金属塑性成形、多尺度数值模拟、形状记忆合金、钛合金、稀土永磁合金、软磁合金和永磁电动机方面的研究工作。主持国家自然科学基金面上项目3项，以第一作者或通讯作者发表SCI论文120余篇；获得授权发明专利30项，翻译《晶界与晶体塑性》和《工程材料力学行为》著作两部；出版学术专著《金属塑性变形多尺度模拟》1部；获得省级科技奖励三等奖2项。
参考来源：
李秀燕，等：高性能烧结钕铁硼合金制备工艺的研究及应用
郭贞山，江树勇，等：热变形钕铁硼永磁体晶界扩散技术研究进展
太原理工大学
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