[发明专利]一种取向磁场下干袋式快速等静压成形技术与装置

说明书

技术领域

本发明属于磁性材料制备技术领域，提供了一种取向磁场下干袋式快速等静压成形方法。 

背景技术

烧结钕铁硼永磁材料自1984年(Sogawa等人发明)问世以来，因其具有极优异的磁性能(极高的磁能积)，故在短短的28年来，在发电机、电动机、扬声器、磁轴承等方面获得了极大的应用。这些产品广泛应用在航空航天、飞行器械、电动车辆、汽车微动部件、医疗器械等领域。近年来，随着风力发电、水力和潮汐发电等大型装备的发展，对大型钕铁硼永磁材料制品的需求愈加迫切。因此，世界各工业发达国家对大型钕铁硼磁体制备技术的研究投入了大量的人力物力。钕铁硼很快被列为战略资源。我国的稀土资源十分丰富，但钕铁硼磁体的制备技术和装备仍十分落后，大部分仍处在手工操作的水平，产品多为简单形状的小型零件。因此，很多钕铁硼资源不得不以急冷带材或急冷粉末的形式大量出口，而且向日本政府交付相关的专利费用，这是一种对子孙后代十分不利的憾事。 

近28年的文献检索可知，钕铁硼永磁体目前主要分烧结磁体和粘结磁体两大类。而且采用的制备技术和工艺均为典型的粉末冶金工艺，即采用急冷粉末制备-粉体成型-真空烧结或粘结-后续加工及充磁四大工序组成。28年来各工序均有很多新技术新工艺及装备出现，但粉体成型工序一直是钕铁硼永磁体(含锶铁氧体衫钴永磁等)发展的瓶颈。在生产过程中发现，即使是小型制品在成型的工序中都要先经过取向磁场下的钢模成形，然后再经湿袋等静力高压成形，才能制成有取向性的粉末压坯，否则压坯的密度很低，密度分布和内应力分布很不均匀，产品烧结后容易变形、开裂，废品率很高。而且冷等静压设备复杂，投资很大，操作很不方便，压坯很容易被油污染。1991年，北京科技大学吴成义教授设计了一种油缸式简易湿袋冷等静力压缸，这种设备投资小，而且是由压力机提供压力，使用很方便，很快在国内相关企业中推广开来。但其最大的缺陷是：1、不能在取向磁场中完成等静压成型；2、油液容易污染压坯；3、软模包袋消耗量大且操作繁琐。近年来，大型制品在取向磁场下的高密度高质量成形技术和装备是目前世界各国十分关注的研究热点，其难点在于：1、采用钢模成形对大 型制品来说会造成更严重的密度不均匀和内应力极不均匀；2、压坯相对密度更进一步降低；3、磁取向效果(取向度)明显下降；4、复杂形状无法成形或模具结构复杂，成本高；5、粉体型坯不能机械加工；6、原料(原始粉末)不能回收。最终致使产品磁性能明显下降，生产效率极低。 

发明内容

本发明所要解决的关键技术问题是： 

1、用新的设计理念，将取向磁场技术与干袋式等静力成形技术有机的结合，提供一种能在任意方向任意磁场强度的取向场下进行干袋式等静力成形的技术装置； 

2、新的技术与设备应能够实现较高的自动化、机械化水平，设备结构简单，造价低； 

3、要将现有生产中必须采用的两道工序合成为一道工序。粉体及压坯与油液不接触，每个压坯不需要包扎乳胶套； 

4、粉坯可进行机械加工，原始粉末可回收。 

附图1是本发明的能在取向磁场下进行干袋式等静力快速成形的装置示意图。各部分分别为：受力框架1；低压(24-32MPa)油缸2；高压(250-300MPa)油缸3；微型油泵油箱及油液伺服系统4。以上四部分组成高压油供油及控制系统，并安装在一个可旋转的台架上。在高压油缸的下部，设有两个对称的进出油管并经高压阀门10、高压油管8与两个对称的快速干袋式等静力成形模具6连通，两个模具、高压油管及阀门经固定托臂安装在可旋转的台架上。这种结构可以保证当一个等静力成型模具处在取向及等静力成形位时，另一个模具会处在自动取坯和自动装粉位。这样可实现半自动化或全自动程序控制。 

取向磁场是由强磁线圈9、导磁软铁7和可调取向磁场磁铁芯5组成，工作时，强磁线圈的电流控制以及磁铁与模具的耦合分离等均由程序控制柜12操作。 

附图1中6为干袋式快速冷等静压成形模具，它是本发明的核心技术与装置，其结构特征详见附图2。其中13、20为上下模导磁密封铁芯，其功能是将强磁场导入钕铁硼异性磁粉内部，以使磁粉颗粒内的磁畴完成定向排列的效果，还要承担第二层粉末成形软模及内部装填的粉末在高压下的密封任务。14为等静压侧缸，在其内壁表面，刻有相互沟通的油槽，并与侧壁多孔导油钢套(16)经热 装组成为等静压的复合套筒式高压缸体。这种复合缸体，沿侧向(取向场垂直的方向)提供的高压油将第一层加压软模(17)均匀地向轴线中心压缩。显然，第二层装有磁粉的硅橡胶软模也相应被压缩，其中的磁粉最终形成为具有很高磁取向度、密度、内应力都很均匀的粉坯。