金属磁复习题及答案.doc

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1、一 填空题1. 所有能被磁场磁化，在实际应用中主要利用材料所具有的磁特性的一类材料称为 磁性材料 2. 硬磁材料又称为 永磁材料 或恒磁材料。3. 永磁材料牌号中“0”表示材料各向同性，“1”表示材料 各向异性 4. 永磁材料牌号中“R”表示 硬磁材料 5. 永磁材料包括铸造永磁材料，硬磁陶瓷， 稀土永磁材料 和其他永磁材料6. 磁性材料按磁化率大小可分为顺磁性、 反磁性 铁磁性，反铁磁性、亚铁磁性。7. 磁性材料按化学称为可分为 金属磁性材料 和非金属磁性材料。8. 永磁材料的技术磁参量可分为结构敏感参量和 非结构敏感参量 9. 非结构敏感参量又称为 內禀磁参量 ，包括饱和磁化强度MS和居里

2、温度Tc 10结构敏感参量是指强烈的依赖材料的结构和 微观结构 ，例如晶粒尺寸、晶体取向和晶体缺陷等。11. 烧结钕铁硼永磁体是以 Nd2Fe14B 化合物 为基体的合金材料。12. 在S-NdFeB永磁材料的相图中，S-NdFeB永磁材料的成分正好处于 T1T2Nd 三角形内。13T1T2Nd 三角形内，T1相是Nd2Fe14B相，T2相是富B相和 富Nd相 14.Nd2Fe14B化合物晶体单胞结构属于 四方相 15. 具有实际意义的永磁材料具备以下三个条件1）.磁极化强度要高；2）.磁晶各向异性场要大；3). 居里温度Tc要高 16. 提高永磁体最大磁能积的最重途径是 提高Br 17.目前

3、工业化生产永磁体材料基本上有四大类，即SmCo永磁材料、NdFeB永磁材料、铸造AlNiCo系永磁材料和 铁氧体永磁材料 18.工业生产永磁体材料Hcj的物理本有三种类型，即 形核型 、畴壁钉扎型和单畴型19. 第类边界Nd2Fe14B晶粒外延层K 值低，是造成磁体实际矫顽力降低的重要原因。20永磁材料的使用主要应用永磁体在 气隙 产生的磁场。21任何环境条件变化引起磁体的磁性能变化都可能包括磁时效和 组织时效 22通常采用四个参量hT、 hirr 、hrev和来描述永磁材料的温度稳定性。23. 根据S-NdFeB永磁体的断口形貌，其断裂时大部分晶粒是 沿晶断裂 24.S-NdFeB永磁体在空

4、气中氧化程度可用 增重法或减重法 来描述。25. 速凝铸片设备有两种方式：中间包喷射式和 液体拖曳式 二 选择题1. 材料的力学性能一般包括（ D ）A. 强度、塑性和抗弯强度 B 强度、断裂韧性和抗弯强度 C 塑性、韧性和冲击强度 D. 强度、塑性和韧性2脆性材料常用的的力学性能指标为（B ）A. 强度、断裂韧性和抗弯强度 B 冲击强度、断裂韧性和抗弯强度 C 塑性、断裂韧性和冲击强度 D. 强度、塑性和韧性3. 在中频感应炉内，炉料熔化时，炉料的尺寸与电流的频率成（A ）A. 反比 B. 正比C. 指数关系 D. 对数关系4. 熔炼S-NdFeB时，“清”是指（B ） A. 合金的设计成分

5、要清楚 B. 所有熔料要熔清C. 成分要均匀清晰 D. 合金液要干净清洁 5. 浇注是指（ B ）A. 将各种不同的金属加热，使之熔化，形成合金B. 将合金液倒在一定形状和尺寸的铸模中，使它凝固成一定形状C. 将磁体样品放入真空炉内加热烧结D. 将合金粉末放入型厢内压制成型6. 以下对获得S-NdFeB粉末颗粒要求正确的是（D ）A. 粉末颗粒尺寸尽量小于1m B. 破碎时尽量穿晶断裂C. 粉末颗粒尺寸分布无要求 D. 粉末颗粒的晶体缺陷要尽可能的少7. 关于HD处理描述错误的是（ C）A. 不锈钢容器中氢气压力应达到105Pa B.不锈钢容器会产生升温现象C. 富Nd相和Nd2Fe14B相同

6、时氢化 D.氢化后产生断裂8.关于气流磨需要解决的问题描述正确的是（A ）A. 防止磁粉氧化 B. 尽量制造出尺寸大小不一的磁粉C. 制备出粉末颗粒尺寸尽量小于1m D. 粉末颗粒尺寸分布无要求9. 符合微米量级的粉末颗粒分特征是（D ）A. 不容易被氧化 B. 不会产生自燃现象C. 表面活性较低 D. 会出现团聚现象10. 粉末改性添加剂应具有以下哪项功能 （B ）A. 促进粉末颗粒的化学活性 B. 促进粉末颗粒的防氧化特性C. 促进粉末颗粒的团聚特性 D. 促进粉末颗粒与氧气的反应11. 关于SC+ HD+JM 三种工艺的合理匹配描述错误的是（D ）A. SC技术+机械破碎，会导致富Nd相

7、的烧结作用不能充分发挥B. 传统铸锭+HD+JM，所得磁体密度低C. 传统铸锭+HD+JM，所得磁体取向度低D. SC+ HD+JM 三种工艺搭配，可保证每一个粉末颗粒都是双晶颗粒12. 以下不属于粉末颗粒c轴取向过程中阻力的是（ A）A. 粉末颗粒相互之间的静磁力矩 B. 粉末颗粒之间的摩擦力C. 外形不规则粉末之间的机械力 D. 粉末颗粒之间的静磁团聚力13. 在磁体质量检测项目中，属于必须检测的是（ B）A. 晶粒平均尺寸 B. 密度检测C. 基体相晶粒的取向度 D. 外观质量检测14. 不属于电泳涂层表面预处理的工艺为（ B）A. 脱脂 B. 电泳 C. 磷化 D.封孔处理 15. 不

8、属于S-NdFeB 永磁体电镀前的准备工作为（C）A. 磨料加工 B 化学除油 C.磷化处理 D.弱酸活化16. S-NdFeB电镀层中的叙述正确的是（ B ）A. 镀铜对钕铁硼的磁性能影响较大 B.尽量采用厚的镀铜层C. 预镀镍层要尽可能厚 D. 镀光亮镍或者化学镀层要尽可能厚17. 目前采用的市场份额最大的镀铜工艺为（A ）A.焦磷酸盐镀铜 B.柠檬酸盐镀铜 C.氰化物碱性镀铜 D.硫酸盐酸性镀铜18. 不属于S-NdFeB永磁体机械加工的方式为（ D ）A.磨削切片加工 B.电火花切割加工 C.激光加工 D. 钣金加工19.控氧技术不包括（ B）A. 车间环境控氧 B.局部控氧 C. 设

9、备控氧 D.粉末颗粒隔离控氧20. 边界强化技术不包括（ C ）A.SC片技术 B. HD技术 C.单合金法 D.JM技术三：判断题1.边界是导致S-NdFeB永磁体矫顽力远低于2:14:1相型核场HN的主要原因之一。 （ ）2.AGG是指临界烧结温度 （ ）3. S-NdFeB永磁体一级回火温度为940，二级回火温度为500 （ ）4. S-NdFeB永磁体回火前后微观边界结构的改变使得其磁性能有较大提高 （ ）5. S-NdFeB烧结温度过高，晶粒尺寸增加，使得矫顽力升高 （）6. 钕铁硼烧结过程的主要任务有致密化和防止晶粒长大 （）7. 烧结过程中液相的产生和流动其推动力来自毛细管吸力

10、（）8. 可用I(105)/I（006）的比值度量取向程度 （）9. 从气流磨出来的粉料成分、尺寸和形状都是均匀的 （）10. 未脱氢气的HD制粉不容易氧化，便于操作 （）11. 氢破碎时先发生穿晶断裂，后发生沿晶断裂 （ ） 12. 速凝片显微组织中要求不能出现-Fe （）13. 熔炼S-NdFeB永磁合金的要求中：“净”是指合金液干净 （） 14. 双合金法是冶炼两种合金，一种是主合金，一种是辅合金 （）15. 永磁体在使用或测试性能之前在某一温度加热一段时间，称为疲劳处理 （）四：分析论述题1. 请论述富RE在S-NdFeB永磁合金中的重要作用。答：第一：少量的富RE相沿晶粒边界均匀分布

11、，并包围每一个2:14:1相晶粒，其厚度为2-3nm，起到去交换耦合作用，实现磁硬化。第二：起到助烧结的作用，富RE相在650左右就熔化，在烧结时已经融化成液体，起到液相烧结的作用，以便为制造致密的S-NdFeB永磁材料打下基础。2. 请说明S-NdFeB永磁材料成分设计的原则和设计思路。答：原则为：第一，保证有足够高的内禀磁性能；第二是符合国情，符合国家资源储量情况；第三是要考虑成本材料的成本设计思路：第一：B的加入量应确保与稀土金属RE和铁Fe形成RE2Fe14B相，而不需要形成富B相（RE1.1Fe4B4），B的成分应该是1.0%（质量分数），考虑到冶炼时，B有损耗，故加入B的质量分数应

12、为1.03%第二：由上可得 (Nd1-xREx)29.08+W(Fe1-yMy)69.89B1.03 M是其他金属，y是其他金属取代金属铁的取代量29.08%稀土金属的质量分数中有26.68%是为形成2:14:1相所需的稀土金属含量，2.4%是为使S-NdFeB永磁体有足够的富稀土相而添加的，以保证使每一个2:14:1相晶粒被富稀土相包围，起到去交换耦合作用，提高矫顽力和起液相烧结作用，实现磁体致密化。根据各工厂氧含量的控制量，而需要另外添加w%的附加稀土金属量。第三：x%氧（质量分数）要消耗6x%（质量分数）的稀土金属第四：各个工厂根据自己冶炼技术水平，原材料中氧的含量，使稀土金属还有损耗，

13、在配料时适当地多家稀土金属，多添加的稀土金属量影视稀土总量0.5%-1.0%3. 请简单论述提高永磁材料Br的主要途径？答：（1）科学地设计成分包括：a.控制稀土金属总量和氧含量，稀土金属总量控制在29.08%,附加稀土金属量尽量减少。b.控制取代金属Nd的其他稀土金属含量，因为其他稀土金属的含量都会导致2:14:1相的Js的降低；c.控制取代Fe的其他金属含量。（2）控制和提高2:14:1相晶粒c轴沿取向方向的取向成都（3）最大限度地提高磁体的相对密度d磁体/d理（4）使磁体内部的成分和组织均匀，减少在第一象限内产生反磁化畴的可能性4. 请详细列举S-NdFeB永磁体显微结构中的四种边界及其

14、各自对Hcj的影响第一类边界是Nd2Fe14B晶粒与非磁性晶粒之间的边界，既Nd2Fe14B晶粒直接与块状富Nd相或与块状富B相晶粒直接接触。第一类边界对Hcj的提高无贡献。第二类边界是Nd2Fe14B晶粒之间直接接触的晶界，不存在晶界相。第二类晶界越多，去交换耦合系数ex越小，Hcj的提高与第二类边界的减少有关。第三类边界存在一层相对薄的富Nd相的Nd2Fe14B边界。回火前后第三类边界的增加，一起其变得更加平直、规则。没有锯齿状，使得Hcj提高。第四类边界Nd2Fe14B晶粒之间存在一层较厚的富Nd相的边界第四类边界对实际永磁体的Hcj比理论型核场HN低起着重要作用。第四类边界Nd2Fe1

15、4B晶粒外延层K值低，是造成磁体实际矫顽力降低的重要原因。5. 请简单论述提高永磁材料Hcj的主要途径？ (1) 通过元素的取代提高2:14:1相的K1，可有效地提高烧结永磁体矫顽力 （2）添加某些金属元素如Al等，改善了显微组织结构与工艺性能，可提高永磁体矫顽力 （3）通过添加边界相，消除第二类边界，使S-NdFeB所有晶界都变成第三类边界，可有效提高烧结磁体的矫顽力 （4）当磁体不可避免的存在第四类边界时，可通过双合金法调控第四类边界，可有效地提高S-NdFeB磁体的Hcj (5 ) 通过添加元素和采用低温烧结或双合金法，控制晶粒的形状并降低平均晶粒尺寸，可有效提高磁体的矫顽力6. 为获得

16、高性能S-NdFeB永磁体，请详细说明S-NdFeB永磁材料需具备怎样的理想显微结构？ （1）2:14:1相的晶粒尺寸均匀一致，平均晶粒尺寸约4-6 m左右，不存在大于10m和小于1m的晶粒。 （2）每一个2:14:1相晶粒被薄层富Nd 相包围，薄层富Nd（晶界相）的厚度2nm左右。 （3）薄层富Nd相要连续、均匀，富Nd相与2:14:1相的界面要光滑 （4）除了2:14:1相和2%的富Nd相以外，其他杂相如Nd2O3、富B相、孔洞等应尽可能少，使2:14:1相得体积分数尽可能达到98% （5）磁体相对密度接近100% （6）2:14:1相的晶粒c轴几乎100%沿磁场取向轴方向 （7）Nd2F

17、e14B晶粒内部的成分与结构均匀，其边界区的成分、结构与晶粒内部均匀一致7. 请说明S-NdFeB永磁体制造工艺流程。原材料准备-成分设计配料计算与称料冶炼铸锭破碎制粉混料磁场取向与压型烧结回火机械加工表面涂层处理质量检测充磁成品包装、入库8. 请简单论述熔炼S-NdFeB永磁合金的要求及其所采取的相应措施熔炼S-NdFeB永磁合金的要求为：清、准、均、净“清”是指将所有的金属料熔清；应注意纯Fe和金属Nd等的熔点较高，应设法使他们完全熔化。“准”是指确保合金的设计成分，做到成分准确；一般采用真空感应炉熔炼，真空度达到10-210-3Pa以上，以避免因金属挥发和氧化损失所造成的成分不准确。 “

18、均”是指成分均匀；熔炼过程中采用大功率的搅拌，保证成分均匀 “净”是指确保合金液干净，防止夹杂物和气体污染；一般金属料进行预处理，以去除氧化物和其他污染。9. HD 处理的过程、现象以及原理。过程及现象：将具有新鲜表面的Nd-Fe-B系合金装入不锈钢容器，抽真空，冲入高纯N2,经过20-30min后，容器温度升高，而后听到合金锭的爆炸声原理：反应为放热反应，Nd-Fe-B系合金吸氢后生成物体积发生膨胀，由于薄层富Nd的强度低于主相晶粒，并且Nd2Fe14B化合物为脆性材料，导致晶粒先发生沿晶断裂，进一步才可能发生穿晶断裂10. 请对比电镀镍和化学镀镍的不同点？原理方面：电镀镍由电化学作用，通过

19、电子在阴极还原电解液中的镍离子为镍原子，而生成镀层； 化学镀镍是利用镍的自我催化通过化学还原剂生成镀层镀层方面：成分：电镀镍生成的镀层为纯镍；化学镀镍生成的为镍磷合金镀层 厚度：电镀镍镀层厚度不均匀；化学镀镍镀层厚度均匀 防腐能力：电镀镍为不均等抗腐蚀镀层；化学镀镍为等强度抗腐蚀 磁通量：电镀镍镀层产品与化学镀镍镀层相比磁通量要低电镀过程补给问题方面：电镀镍仅需要添加光亮剂；化学镀镍需要不断的添加镀液 11. 临界净稀土金属含量的具体折算和计算公式？临界净稀土金属含量应是形成Nd2Fe14B相所需的Nd含量，质量分数约为26.68%；加上保持Nd2Fe14B晶粒被富Nd相包围所需要的最低Nd含

20、量，质量分数约为2.4%，因此临界的净Nd含量质量分数应为28.0%29.08%、计算公式：TRE净（质量分数）%=TRE（质量分数）%-6.0*磁体中氧含量（质量分数）%12. 双合金法中主合金和辅合金各自所起作用及其成分设计原则为？主合金保证了磁体具有高的磁极化强度Js和高的磁晶各向异性场HA;在成分配比上应尽可能让它接近2:14:1相的成分,可适当的添加Co和Dy进行取代辅合金是晶界相，起到改善边界结构和优化边界结构、成分的作用；在设计辅合金时，要同时考虑与2:14:1相的润湿性，能补偿2:14:1相晶粒表面成分偏离，或能使其低K1区的各向异性场HA有所提高，同时还能提高晶界相的力学强度

21、，能降低富Nd的电极电位等。五：计算题：请计算S-NdFeB的配料： 已知条件：（1） 磁体的成分为Nd13.5Dy0.5Fe79.97B6.03,(所标数字为原子分数)（2） 所用原材料的纯度Nd：100%; Dy：100%；Fe:100%; B-Fe%中B含量为20%.（3） 熔炼量：500kg/炉（4） 各种金属称量误差为零已知元素的相对原子量为Nd：144.24 Fe：55.847 Dy：162.50 B：10.81 第一步 计算出永磁体中各种金属元素的原子质量的和总的原子质量： Nd：13.5*144.24=1947.24 Dy: 0.5*162.50=81.25 Fe: 79.97

22、*55.547=4466.08 B: 6.03*10.81=65.18 原子质量总和=1947.24+81.25+4466.08+65.18=6559.75第二步：求出各种金属材料的质量分数Nd%=1947.24/6559.75*100%=29.68%Dy%=81.25/6559.75*100%=1.24%Fe%=4466.09/6559.75*100%=68.08%B%=65.18/6559.75*100%=1.0%第三步：算出各种金属的添加量Nd： 29.68%*500kg=148.40kgDy: 1.24%*500kg=6.20kg Fe: 68.08%*500kg=340.10kg B: 1.0%*500kg=5.00kg第四步：称量 Nd: 148.40kg Dy: 6.20kg B-Fe: 5.0kg/20%=25kg B-Fe中Fe的质量为：25kg-5kg=20kg Fe的质量为：340.40kg-20kg=320.40kg 总质量为：148.40+6.20+25+320.40=500kg