高低温冲击对钕铁硼磁性能、微结构和机械性能影响的研究_谢志斌.pdf

电工材料 2023 No.1谢志斌等：高低温冲击对钕铁硼磁性能、微结构和机械性能影响的研究高低温冲击对钕铁硼磁性能、微结构和机械性能影响的研究谢志斌1，施江焕1，杨阳1，蓝羽青1，崔得锋2（1.宁波市计量测试研究院，浙江宁波 315000；2.桂林电器科学研究院有限公司，广西桂林 541004）摘要：针对使用环境对钕铁硼的影响，利用高低温环境试验箱模拟高低温冲击环境，研究牌号40H和40SH钕铁硼磁体的磁性能、微结构和机械性能。经试验后发现：试样的剩磁Br、内禀矫顽力HcJ和矫顽力HcB经过高低温冲击试验后未发生明显变化；40H的磁通下降16.59%，40SH降低3.13%，对样品再充磁后，试样磁通恢复至试验前；40H 的抗压强度提高 4.74%，40SH 提高 3.39%；40H 的维氏硬度提高5.71%，40SH提高5.97%；钕铁硼试样微观结构未发生明显变化。关键词：钕铁硼；高低温冲击；磁性能；抗压强度；微观结构中图分类号：TM271+.3 DOI：10.16786/ki.1671-8887.eem.2023.01.007Study on the Effect of High and Low Temperature Impact on the Magnetic Properties,Microstructure and Mechanical Properties of NdFebXIE Zhibin1,SHI Jianghuan1,YANG Yang1,LAN Yuqing1,CUI Defeng2(1.Ningbo Institute of Measurement and Testing,Ningbo 315000,China;2.Guilin Electrical Equipment Scientific Research Institute Co.,Ltd.,Guangxi Guilin 541004,China)Abstract:For the use of the environment on the impact of NdFeb,In this paper,high and low temperature environment test chamber is used to simulate high and low temperature impact environment,Investigated the magnetic properties,microstructure and mechanical properties of 40H and 40SH.It is found that the remanent magnetic Br,intrinsic coercivity Hcj and coercivity Hcb of the samples do not change significantly after high and low temperature impact test;The flux of 40H decreased by 16.59%and the flux of 40SH decreased by 3.13%.After re-magnetizing the sample,the magnetic flux of the sample was restored to that before the test;The compressive strength of 40H and 40SH increased by 4.74%and 3.39%respectively;The hardness of 40H and 40SH increased by 5.71%and 5.97%respectively;The microstructure of Ndfeb samples did not change significantly.Key words:Ndfeb fe-boron;High and low temperature shock;Energy of magnetism;Compressive strength;Micro structure引言作为一种重要的功能材料，稀土永磁材料从诞生以来，人们对它的研究重点一直放在如何提高磁性能上，在其晶体结构、微观组织、磁畴形态、反磁化机制、内禀磁性等方面都做了大量的研究工作并取得可喜的成果。但对于使用环境对钕铁硼磁性能、微结构和机械性能的影响研究较少1-7。本研究通过高低温冲击试验模拟使用环境，并对钕铁硼磁性能、微结构和机械性能进行测试。1试验过程本次试验选用市场上常规烧结钕铁硼，选取作者简介：谢志斌（1989-），男（汉族），浙江象山人，工程师，主要从事磁性计量与测试工作。收稿日期：2022-06-0728电工材料 2023 No.1谢志斌等：高低温冲击对钕铁硼磁性能、微结构和机械性能影响的研究40H和40SH两种牌号。根据试验需要，对坯料切割加工成D10 mm10 mm的样柱，并进行清洗处理。将试样分成两组：一组进行高温 180、低温零下60，持续时间30 min，循环次数100的高低温冲击试验（试验条件如图1所示）；另一组不进行环境处理。随后对两组试样分别进行抗压强度、硬度、磁性能和磁通测试，并比对测试结果。2结果与分析2.1机械性能2.1.1抗压强度经过高低温冲击试验后在万能试验机上测试抗压强度，位移加载速度为1 mm/min。并与未处理的样品对比。试验结果如图2所示。未处理的试样测得的抗压强度：40H 为 1.076 MPa，40SH为1.092 MPa；而经过高低温处理后的试样的抗压强度：40H 为 1.127 MPa，40SH 为 1.129 MPa。对比两组试验结果发现，经过高低温热处理后的试样的抗压强度都有所提高，40H 提高了4.74%，40SH提高了3.39%。2.1.2硬度经过高低温冲击试验后在显微维氏硬度计上进行硬度测试，试验施加载荷为1000 gf，保荷时间为10 s，并与未处理的样品进行对比。试验结果如图3所示。未处理的试样测得的维氏硬度：40H 为 570.2 HV，40SH为561.9 HV；而经过高低温处理后的试样的维氏硬度：40H 为 602.8 HV，40SH 为 595.5 HV。对比两组试验结果发现，经过高低温热处理后，试样的硬度都有所提高，40H 提高了 5.71%，40SH 提高了5.97%。2.1.3结果分析将经过抗压强度试验的碎片收集，并放在扫描电镜下观察，如图4，图5所示。通过扫描电镜发现，处理前和高低温处理的试样40H、40SH的断裂方式都为沿晶断裂，未发现穿晶断裂。故高低温处理未影响试样的断裂方式。通过高低温处理后，试样的抗压强度和维氏硬度提图1高低温冲击试验温度曲线图2抗压强度图3硬度(a)40H(b)40SH图4处理前29电工材料 2023 No.1谢志斌等：高低温冲击对钕铁硼磁性能、微结构和机械性能影响的研究高的主要因素是试样在加工时需线切割、磨抛等加工工艺，产生了形变应力。试样的形变应力降低了产品本身的机械性能。通过高低温处理，消除了试样的形变应力。故试样经过高低温处理后其抗压强度和维氏硬度相对于未处理的试样有所提高。2.2剩磁Br、内禀矫顽力HcJ和矫顽力HcB2.2.1测试结果经过高低温冲击试验后在超高矫顽力永磁材料磁特性测量仪进行剩磁Br、内禀矫顽力HcJ和矫顽力HcB的测量，测试环境温度为20，并与未处理的样品进行对比。试验结果如图6所示。通过试验数据对比发现，试样的剩磁Br、内禀矫顽力HcJ和矫顽力HcB经过高低温冲击试验后未发生明显变化。2.2.2结果分析影响磁性能大小的因素主要有材料的成分及晶粒晶界的分布状况。高低温处理时，未改变试样的成分。通过金相显微镜观察试样晶粒晶界，如图7，图8所示。对比处理前和高温处理后的试样，晶粒晶界未发生明显变化，故高低温处理后，试样的磁性能未有明显变化。(a)40H(b)40SH图5高低温处理 (a)剩磁Br (b)内禀矫顽力HcJ (c)矫顽力HcB图6磁性能(a)40H(b)40SH图7处理前30电工材料 2023 No.1谢志斌等：高低温冲击对钕铁硼磁性能、微结构和机械性能影响的研究2.3磁通2.3.1测试结果充磁饱和的试样在高低温冲击试验后用磁通计测量其磁通，测量环境温度为20，并与未处理的样品进行对比。试验结果如图9所示。未处理的试样测得的磁通：40H为2.5158 Wb，40SH为2.4681 Wb；而经过高低温处理后的试样的磁通：40H为2.0985 Wb，40SH为2.3908 Wb。对比两组试验结果发现，经过高低温热处理后，试样的磁通都有所降低，40H降低了16.59%，40SH降低了3.13%。将经过高低温处理的试样再次进行饱和充磁得到的磁通与未处理试样的磁通对比，结果如图10所示。对比测试数据发现，经高低温处理的试样再次充磁后的磁通与未处理的试样的磁通没有变化，说明经高低温处理的试样再次充磁后磁通恢复到原来的数值。2.3.2结果分析试样充磁后通过高低温处理，处理后磁通比未处理的试样降低是因为试样在充磁后其原子磁矩彼此平行排列，如图11(a)所示。经热处理后，原平行排列的原子磁矩转变为非平行排列，如图11(b)所示。非平行排列的原子磁矩彼此之间抵消了一部分的磁通，故试样经高低温处理后，原子磁矩排列方式发生了变化，磁通也随之降低；经再次充磁后，原子磁矩恢复到平行排列，磁通也随之恢复至未处理时的数值。(a)40H(b)40SH图8高低温处理图9高低温处理后的磁通对比图10再次充磁后的磁通对比 (a)处理前 (b)高低温处理图11原子磁矩排列方式（下转第35页）31电工材料 2023 No.1曲志伟等：输电线路直线塔预制板式基础设计应用研究用的预制板式基础施工技术。现今国网公司已制定比较完善的关于预制基础生产和安装标准，以及对预制构件基础的验收和评定准则，为预制板式基础的发展应用提供更加有力的保障。预制板式基础通过预制底板、基础立柱、地脚螺栓和吊环构成整体，交通运输较为便利。在吊装基础施工安装较为方便的地区，预制板式基础的应用具有以下优势。（1）预制板式基础是在工厂预先制作，节约了现场浇筑所带来的材料损耗和施工现场所造成的环境污染，减少了建筑垃圾，通过产业化的生产也可降低工程成本。（2）预制板式基础在现场进行吊装可节省大量劳动力，提高施工功效。（3）预制板式基础在工厂进行标准化制作与养护，质量控制较为稳定，对提高工程质量，提升建筑品质具有显著效果。4结论（1）预制板式基础由预制底板、基础立柱、地脚螺栓和吊环通过钢筋在工厂预制连接组成。铁塔通过塔脚与基础立柱上的地脚螺栓固定连接，基础底座上固定连接有吊环，便于使用吊装机械对预制基础进行安装就位。（2）预制板式基础可减少现场浇筑所带来的材料损耗、降低环境污染，减少建筑垃圾，降低工程成本。通过施工机械吊装可节省大量劳动力，提高施工功效。同时通过在工厂对预制板式基础进行标准化制作与养护，质量控制较为稳定，对提高工程质量，提升建筑品质具有显著效果。参考文献：1 张新合.输电线路预制承台桩基础应用研究D.保定:华北电力大学,2019.2 荣洋,王小平,曾华益,等.电力设备装配式基础研究现状J.建材世界,2019,40(3):63-66.3 池墨.电网设计标准也应“一国两制”J.中国电力教育,2008(6):18-19.4 黄礼奎.确保高压输电线路预制基础质量的经验J.电力建设,1987(8):52-54.5 陈宗华.浅谈铁塔预制装配式基础的施工方法J.福建电力与电工,2005,25(2):35-37.3结论（1）40H、40SH试样的断口形貌显示晶粒的立体形状，说明其断裂方式为沿晶断裂。（2）试样经高温180、低温-60 的高低温冲击处理后，形变应力消除，从而提高试样的机械性能。（3）试样经过高低温热处理后，原子磁矩平行排列的程度降低，磁通