本文從制造高性能釹鐵硼永磁體的工藝和設(shè)備兩個(gè)方面概述了真空速凝技術(shù)(SC)的發(fā)展歷程以及目前的主流技術(shù),提出了速凝工藝與先進(jìn)的氫爆(HD)、氣流磨(JM)、低氧操作工藝(LOP)相結(jié)合的理論和大容量、多功能速凝爐的研發(fā)將成為未來(lái)高性能釹鐵硼永磁體技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展方向。

　　二十一世紀(jì)初，中國(guó)釹鐵硼產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量達(dá)80%，成為世界第一稀土永磁大國(guó)[1~3]。眾所周知，在燒結(jié)釹鐵硼永磁材料研發(fā)和生產(chǎn)中，正確的合金成分設(shè)計(jì)和良好的鑄錠微結(jié)構(gòu)組織是獲得高性能釹鐵硼永磁材料的首要條件[4~8]。速凝技術(shù)的不斷改進(jìn)，創(chuàng)新和真空熔煉速凝設(shè)備的研制成功以及與其他先進(jìn)工藝技術(shù)的結(jié)合，使釹鐵硼永磁產(chǎn)品發(fā)生了質(zhì)與量的飛躍，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和檔次得到迅速的提高。此外，速凝技術(shù)和速凝設(shè)備的國(guó)內(nèi)推廣與應(yīng)用，有力地推動(dòng)著中國(guó)釹鐵硼永磁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文簡(jiǎn)述了真空速凝技術(shù)與速凝真空設(shè)備制造方面的發(fā)展歷程，對(duì)有待提高和改進(jìn)的問(wèn)題表述了自己的見(jiàn)解。

真空速凝技術(shù)的發(fā)展歷程

真空鑄模技術(shù)

　　在高性能燒結(jié)Nd- Fe- B 磁體的成分設(shè)計(jì)中，首先必須考慮到磁體中應(yīng)有約為3.0%的富Nd 相以保證足夠高的矯頑力[9~12]。在保證有足夠富Nd 相的前提下， 盡可能使磁體成分接近Nd2Fe14B 成分， 提高主相的比例。盡可能避免α- Fe、氧化物、碳化物等雜相的形成，確保富Nd相的比例適宜，分布均勻。根據(jù)金屬凝固原理，提高冷卻速率，使熔液在很大的過(guò)冷度下，γ- Fe 來(lái)不及形核，而直接生成Nd2Fe14B 主相， 是抑制α- Fe 析出最有效的方法。

　　表1 給出了三種傳統(tǒng)真空鑄模技術(shù)的比較結(jié)果，可以看出，通過(guò)改變鑄模材質(zhì)，冷卻鑄模的幾何尺寸，減少鑄模厚度等方式可以使母合金的質(zhì)量有所提高，受冷卻方式的限制，澆鑄10 mm厚度以下扁長(zhǎng)或平板鑄錠，技術(shù)難度大，鑄模技術(shù)不能完全消除α- Fe 相，改進(jìn)窗口較小。

　　目前，在HD+JM設(shè)備上較為領(lǐng)先的國(guó)家是日本和德國(guó)，但也不同程度都存在尾粉、大顆粒尾料、出粉困難、細(xì)粉未被回收和設(shè)計(jì)上的諸多問(wèn)題，需進(jìn)一步完善。國(guó)產(chǎn)的流化床對(duì)撞式氣流粉碎機(jī)不能滿足高性能釹鐵硼磁體生產(chǎn)工藝要求，只有開(kāi)發(fā)新的機(jī)型來(lái)滿足這方面的需求。新型流化床對(duì)撞式氣流粉碎機(jī)的總體設(shè)計(jì)思想應(yīng)為實(shí)現(xiàn)磁粉的低氧化、微細(xì)化和均勻化三個(gè)目標(biāo)。

　　采用SC+HD+JM+LOP 工藝可基本實(shí)現(xiàn)絕大多數(shù)粉末顆粒為單晶體，并且每一個(gè)顆粒表面都有富釹相薄層，保證燒結(jié)過(guò)程完全是液相燒結(jié)。速凝鑄片與氫爆碎，氣流磨，低氧操作以及其它先進(jìn)的工藝技術(shù)結(jié)合的速凝技術(shù)路線與其他生產(chǎn)高性能的釹鐵硼永磁工藝相比較，是最合理、可行、能穩(wěn)定批量生產(chǎn)的最佳工藝路線，可謂集三種技術(shù)：快淬、氫化和粉末冶金燒結(jié)工藝之大成。稀土是國(guó)家重要的不可再生資源。速凝技術(shù)能夠更節(jié)約，合理的應(yīng)用稀土資源，并把稀土資源的經(jīng)濟(jì)效益增值與利用率提高到新的水平，保護(hù)了國(guó)家資源。

　　更大容量的真空熔煉速凝爐的開(kāi)發(fā)與多功能速凝爐的研發(fā)成為真空速凝設(shè)備未來(lái)主要的研究方向。新型多功能的速凝爐設(shè)計(jì)目標(biāo)為：轉(zhuǎn)速0m/s~50 m/s，均勻可調(diào)，既能在102℃/s~104 ℃/s 的冷卻速率下制取速凝鑄片，生產(chǎn)燒結(jié)磁體，又能在大于104℃/s~106℃/s 高的冷卻速率下生產(chǎn)快淬薄片，制取快淬磁粉做粘結(jié)磁體。