生产热变形磁体的方法和设备技术

本发明专利技术涉及生产热变形磁体的方法和设备，其中在热变形过程中，对预成型坯实施热变形以获得热变形磁体，其中首先对所述预成型坯实施挤出，紧接着实施辊压。

METHODS AND EQUIPMENT FOR PRODUCING THERMALLY DEFORMED MAGNETS

The present invention relates to a method and equipment for producing hot deformed magnets. In the process of hot deformation, the preformed blank is hot deformed to obtain hot deformed magnets. First, the preformed blank is extruded and then rolled.

【技术实现步骤摘要】
生产热变形磁体的方法和设备
本专利技术涉及生产热变形磁体的方法和设备，其中在热变形过程中，对预成型坯实施热变形以获得热变形磁体，其中首先对所述预成型坯实施挤出，紧接着实施辊压。
技术介绍
稀土永磁体广泛地应用于家用电器、风力发电、EV/HEV等。现在每年在全世界范围生产约100,000吨Nd2Fe14B永磁体，并且可以预见到在将来需求还会继续增长。对于高温应用场合，例如EV/HEV，需要高矫顽力磁体以实现足够高的磁感应强度，这实际上是通过在化学组成中添加相当大量的昂贵元素Dy实现的，昂贵的Dy导致磁体材料成本高。为了减少高矫顽力磁体中的Dy含量，有人开发了热变形工艺以生产Nd2Fe14B永磁体，与烧结工艺相比，通过热变形工艺达到相同的矫顽力可以节省大约2至3重量％的Dy。热变形工艺还具有以下优点：1)近净成型，2)通过外部压力而不是外加磁场实现织构。虽然自从2011年的Dy危机以来热变形工艺与烧结工艺相比吸引了越来越多的注意，但是尚未在工业生产中得到广泛应用。在热变形工艺中，变形率通常大于60％，要使变形均匀以获得高性能的磁体。目前已存在若干种实施热变形工艺的方式。模具镦锻通常在实验室中用于生产磁体样品。由于变形不均匀，变形磁体的磁性能也不均匀，此外由于臌肚效应而容易发生开裂。正挤出工艺用于使平板状磁体热变形。由于滑动摩擦大并且润滑困难，只能用于生产小尺寸的平板状磁体。背挤出工艺用于大规模生产环形磁体，其在工业应用中相对于模具镦锻和正挤出工艺明显更加成熟，并且相对于烧结工艺具有环形磁体的生产成本低的优点。热辊压工艺被用于生产热变形磁体，其变形率通常非常有限，例如每个辊压循环减小高度不足30％，因此需要多个辊压循环以获得例如大于30％的变形率。与普通的挤出或挤压工艺相比，热辊压工艺的生产率高且生产成本低，因此被广泛地应用于许多工业领域。然而，直到目前仍然没有实现使用热辊压工艺大规模生产永磁体，原因在于永磁体在热辊压工艺中由于不可避免地在材料中出现张应力而容易发生开裂。若要将挤出或辊压工艺广泛地用于生产合格的Nd2Fe14B永磁体，则必须克服现有技术中的以下问题：○在现有技术的挤出工艺中摩擦力大且润滑差，只能以高的生产成本生产小尺寸的平板状磁体；○在热辊压工艺中容易开裂并且存在额外的问题，例如在每个辊压循环中有限的变形率、长时间暴露于高温、晶粒过度生长以及损害磁性能的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述问题。本专利技术提供以合理的生产成本生产具有合格磁性能的热变形磁体的挤出-辊压方法和设备。所述目的可以通过生产热变形磁体的方法实现，该方法包括：对预成型坯实施热变形以获得热变形磁体的热变形步骤，其特征在于，在所述热变形步骤中，首先对所述预成型坯实施挤出过程，紧接着实施辊压过程。另一方面，所述目的还可以通过生产热变形磁体的设备实现，该设备包括：对预成型坯实施热变形以获得热变形磁体的热变形装置，其特征在于，所述热变形装置包括用于对所述预成型坯实施挤出的挤出组件以及紧接着实施辊压的辊压组件。下面依照附图更详细地阐述本专利技术的各个方面。附图说明图1所示为根据本专利技术的一个实施方案的热变形工艺过程；图2所示为如图1所示的热变形工艺过程的各个步骤；图3所示为根据本专利技术的另一个实施方案的热变形工艺过程；图4所示为根据本专利技术的另一个实施方案的热变形工艺过程；图5所示为压辊和辊隙的示例性形状；图6所示为施加在预成型坯上的挤出力及作用在压辊表面上的挤压力的模拟结果；图7所示为在压辊保持静止时第一主应变分布的模拟结果；及图8所示为在压辊被动旋转时第一主应变分布的模拟结果。具体实施方式除非另外说明，本申请提到的所有的出版物、专利申请、专利和其它参考文献都以引用的方式全文结合入本文中，相当于全文呈现于本文。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所属领域普通技术人员通常所理解的同样含义。在抵触的情况下，以本说明书包括定义为准。当以范围、优选范围、或者优选的数值上限以及优选的数值下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考虑该范围是否具体揭示。除非另外指出，本文所列出的数值范围旨在包括范围的端点，和该范围之内的所有整数和分数。本专利技术涉及生产热变形磁体的方法，该方法包括：对预成型坯实施热变形以获得热变形磁体的热变形步骤，其特征在于，在所述热变形步骤中，首先对所述预成型坯实施挤出过程，紧接着实施辊压过程。所述预成型坯是通过对快淬粉实施热压或冷压的步骤获得的。快淬粉对于在根据本专利技术的方法中使用的快淬粉没有特别的限制，例如可以通过熔体快淬法获得快淬带，然后将快淬带碾碎获得快淬粉。也可以使用商购获得的快淬粉。在根据本专利技术的方法中使用的快淬粉可以具有纳米级的晶粒尺寸，也可以是非晶态，并在热变形过程中晶化。对于在根据本专利技术的方法中使用的快淬粉的合金组成没有特别的限制，例如可以使用RE2Fe14B单相合金，其中RE代表Nd或其他稀土元素或它们的组合，也可以使用双相合金，其例如由RE2Fe14B相和富RE相组成，或者由RE2Fe14B相和软磁相组成。热压或冷压步骤通过热压或冷压步骤对快淬粉实施热压或冷压以获得预成型坯。在所述热压步骤中，在600至850℃、优选600至750℃、更优选600至800℃的温度下以20至200MPa、优选50至200MPa的压力对所述快淬粉实施热压。对于在所述热压步骤中使用的保护气氛没有特别的限制，例如可以在加热之前抽真空，例如低于1×10-1Pa，优选低于6×10-2Pa。对于在所述热压步骤中采用的升温速率没有特别的限制，例如可以为50至200℃/min，优选为约100℃/min。在达到预定的热压温度之后，可以适当地进行保温。对于在所述热压步骤中采用的保温时间没有特别的限制，例如可以为0至120秒，优选为约1分钟。预成型坯可以是长方体，也可以是圆柱体，或者是具有其他形状的截面的柱体。在热压步骤和热变形步骤彼此相接地实施的情况下，在热变形步骤中使用的挤压头也可以在热压步骤中用于对快淬粉实施热压。具体而言，在所述热压步骤中达到预定的温度并完成热压后，将预成型坯直接送入热变形步骤中。在热压步骤和热变形步骤彼此分离地实施的情况下，在所述热压步骤中达到预定的温度并完成热压后，停止加热并卸载压力，使预成型坯自然冷却或强制冷却，优选使用惰性的气体进行冷却，例如Ar或N2。在温度低于200℃之后，取出预成型坯，然后送入热变形步骤中。热变形步骤在根据本专利技术的方法的一个实施方案中，在热变形步骤中，可以在750至950℃的热变形温度下以100至200MPa的压力对所述预成型坯实施热变形。对于在所述热变形步骤中使用的保护气氛没有特别的限制，例如可以抽真空，例如低于1×10-1Pa，优选低于6×10-2Pa，然后充入惰性气体，例如Ar。对于在所述热变形步骤中采用的升温速率没有特别的限制，例如可以为50至200℃/min，优选为约100℃/min。在达到预定的热变形温度之后，可以适当地进行保温。对于在所述热变形步骤中采用的保温时间没有特别的限制，例如可以为2至4分钟，优选为约3分钟。在达到预定的保温时间之后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.生产热变形磁体的方法，该方法包括：对预成型坯实施热变形以获得热变形磁体的热变形步骤，其特征在于，在所述热变形步骤中，首先对所述预成型坯实施挤出过程，紧接着实施辊压过程。

【技术特征摘要】
1.生产热变形磁体的方法，该方法包括：对预成型坯实施热变形以获得热变形磁体的热变形步骤，其特征在于，在所述热变形步骤中，首先对所述预成型坯实施挤出过程，紧接着实施辊压过程。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，将所述辊压过程的辊隙用作所述挤出过程的出料口。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述辊压过程使用主动压辊或被动压辊。4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，所述辊压过程使用在挤压方向上处于相同或不同位置的压辊。5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于，所述辊压过程使用直径相同或不同的压辊。6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于，所述辊压过程的辊隙具有选自以下组中的轮廓：平板状、面包块状、弧形、锯齿状和波浪状。7.生产热变...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔振山，章海明，喻家庆，陈必成，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：德国,DE