细晶速凝极端条件下钕铁硼合金铸片显微结构的演变研究

【作者】 李军； 陈洪兴； 刘畅； 金磊； 任志远； 胡云忠； 刘颖；

【机构】 四川大学材料科学与工程学院； 北京三吉利新材料有限公司；

【摘要】 细晶速凝技术是目前制备高性能烧结Nd-Fe-B磁体的主流手段,在理想凝固条件下,可获得具有细小柱状树枝晶晶粒(2.0-3.0μm)、柱状树枝晶在平行于铸片厚度方向实现一致性贯穿生长、富稀土相薄层均匀分布于主相晶界处且无α-Fe相析出的高品质细晶速凝铸片。然而,在批量化生产中,细晶速凝工艺(如铜辊辊速、浇注温度、冷却水温、铜辊表面粗糙度以及浇注流量等)往往会发生动态变化,导致钕铁硼合金的凝固过程不可避免地偏离理想条件,进而引起细晶速凝铸片出现微观结构差异。为此,本工作系统研究了细晶速凝极端条件下(如过低和过高的铜辊辊速、浇注温度、冷却水温、铜辊表面粗糙度以及浇注流量等)Nd-Fe-B合金铸片的微观结构变化,揭示了Nd-Fe-B合金熔体在极端条件下的凝固结晶行为。结果表明,在过低的浇注温度、浇注流量、冷却水温、铜辊表面粗糙度以及过高的铜辊辊速下,合金熔体中的Nd/Fe原子会发生非定向扩散,导致铸片内部难以形成贯穿生长的柱状树枝晶组织以及均匀连续分布的层状富稀土晶界相;在过高的浇注温度、浇注流量、冷却水温、铜辊表面粗糙度以及过低的铜辊辊速下,主相晶粒会发生显著粗化,并且富稀土相会以团块状形貌分布主相界面处;此外,过高的浇注温度和铜辊粗糙度还会使合金熔体中的Fe原子优先发生聚集形成α-Fe相,导致铸片内部主相含量减少。该工作对细晶速凝工艺参数的进一步优化以及指导工业批量化生产具有重要意义。更多还原