【摘要】：本文研究了燒結釹鐵硼的動態(tài)壓縮及斷裂特性。利用MTS萬能材料試驗機對不同型號及充磁與未充磁狀態(tài)下的燒結Nd-Fe-B試樣進行了準靜態(tài)單軸壓縮試驗。試驗結果表明,燒結Nd-Fe-B試樣的壓縮強度隨Nd含量的增加而降低,且試樣斷裂時的破壞應變逐漸減小。添加重稀土元素比添加輕稀土元素的試樣的壓縮強度高,在同樣的加載條件下使前者斷裂吸收的能量較小,且試樣斷裂時的破壞應變增大。由于磁晶粒子磁致伸縮的各向異性,導致試樣在充磁狀態(tài)下的壓縮強度弱于在未充磁狀態(tài)下的壓縮強度,且前者斷裂時的破壞應變小于后者斷裂時的破壞應變。利用分離式霍普金森壓桿對燒結Nd-Fe-B試樣進行了不同加載速度的動態(tài)單軸壓縮試驗。試驗結果表明,燒結Nd-Fe-B試樣在動態(tài)壓縮載荷作用下的破壞過程具有應變率效應。隨著應變率逐漸增加,試樣的峰值應力逐漸增大,而峰值應變卻逐漸減小,說明試樣的壓縮強度隨著應變率的增加而逐漸增大。試樣的應力-應變曲線所包圍的面積也逐漸增大,表明試樣的沖擊壓縮韌性也隨著應變率的增加而逐漸增大。DIC分析表明,當作用于試樣上的軸向壓縮載荷接近于最大值時,試樣表面的某些位置隨機形成裂紋,并沿一定的方向向周圍擴展。事實上,在試樣表面發(fā)生損傷之前,由于邊界效應會導致其單軸應力狀態(tài)發(fā)生偏離。作用于試樣上的拉伸環(huán)向應力、軸向應力和剪應力的多軸應力狀態(tài)是導致試樣表面產生裂紋的原因。當作用于試樣上的軸向壓縮載荷達到最大值時,此時作用于試樣上單位體積的功可以用來表征試樣的沖擊穩(wěn)定性,或者試樣在變形和斷裂過程中的應變能可以作為試樣斷裂的判據。利用MTS萬能材料試驗機對燒結Nd-Fe-B試樣進行了不同加載速度的三點彎曲試驗。試驗結果表明,燒結Nd-Fe-B試樣的抗彎強度與加載速度有關,加載速度越大,抗彎強度越大,而撓度則越小。不同加載速度下利用DIC方法得到的彈性模量與準靜態(tài)下得到的彈性模量相近,并與相關文獻記載的彈性模量一致,驗證了DIC方法對該試驗的有效性。DIC方法較好地呈現(xiàn)了燒結Nd-Fe-B試樣在三點彎曲加載下的應變變化規(guī)律,試樣呈現(xiàn)出明顯的上壓下拉的狀態(tài)。其應變分布曲線表明,燒結Nd-Fe-B試樣受彎曲載荷時,其應變并非是均勻的變形,這種不均勻性是由其晶體結構復雜,滑移系少造成的。燒結Nd-Fe-B試樣在室溫下表現(xiàn)出明顯地脆性斷裂特征,其斷裂方式主要為沿晶斷裂。磁體的斷裂面上僅存在徑向斷裂模式,斷口主要由“冰糖塊狀”的晶粒所組成,且晶粒表面光滑無特征。
【圖文】：

圖 1.1 稀土永磁材料的發(fā)展歷程Fig. 1.1 The development process of rare earth permanent magnet material燒結釹鐵硼（Nd-Fe-B）永磁材料主要由稀土元素釹（Nd）、金屬元素鐵（元素硼（B）組成的金屬間化合物。金屬間化合物根據其形成條件可將其分：第一種是間隙化合物，它主要由組成元素原子尺寸大小地較大差異發(fā)揮形成；第二種是電子化合物，它主要由組成元素地電子濃度發(fā)揮主要作第三種是正常價化合物，它主要由負電性因素起主要作用且服從原子價規(guī)金屬間化合物的不同原子間有著復雜的組合形態(tài)，，其原子鍵間的組合形式復雜的問題，正是因為其原子鍵組合和晶體構造的多樣性，才使得其具有物理特性和力學性能。 燒結釹鐵硼的相組成結釹鐵硼（Nd-Fe-B）具有復雜的晶體結構，它主要由以下幾個部分所組成（1）基體 Nd2Fe14B 相基體 Nd2Fe14B 相是燒結 Nd-Fe-B 磁體中具有單軸各向異性的硬磁性相,是磁

圖 1.2 Nd2Fe14B 化合物的晶體結構圖Fig. 1.2 The crystal structure of Nd2Fe14B compound 相結 Nd-Fe-B 磁體中最重要的非磁性相，磁體中必須對磁體地性能至關重要。富 Nd 相主要以 Nd-Fe 化合物的密度。富 Nd 相的形態(tài)主要分為以下三種：第邊界薄層均勻分布，其相結構通常為面心立方（fcc），對磁體地性能最有利；第二種是存在于晶界交耦何作用，要盡量避免它的存在；第三種形態(tài)為存在雙六方（dhcp）結構，它是不好的存在形態(tài)，也應該薄層狀富釹相可導致主相間地交換耦合作用，從而實 Nd-Fe-B 磁體中形成四方相晶體結構，B 元素是主相部分，是磁體獲得永磁性能得必要條件。在燒結過程
【學位授予單位】：寧波大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB302.3

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本文編號：2611419