中國粉體網訊 熱壓釹鐵硼永磁體作為一種高性能稀土永磁材料，在基本不使用重稀土元素的情況下能夠實現極高的磁性能，同時具有致密度高、取向度高、耐腐蝕性好等優勢，成為高性能永磁材料的重要發展方向。
熱壓釹鐵硼永磁體的基本原理與工藝路線
熱壓釹鐵硼永磁體的制備基于熱壓/熱變形工藝（HP/HD），該工藝最初用于陶瓷材料、大塊非晶材料及復合材料的制備，直至20世紀80年代后期才開始應用于永磁體的制備。
熱壓釹鐵硼永磁體的制備主要包括三個核心階段：快淬粉制備、熱壓和熱變形。
首先，快淬粉制備時按照特定的成分進行配料。隨后，將配好的合金原料在惰性氣體保護下加熱熔化，形成的合金熔體通過一個直徑約為0.5至1.5毫米的噴嘴，被噴射到高速旋轉的冷卻輥上。合金熔體以極高的冷卻速率快速凝固，形成厚度約為0.02-0.05毫米的非晶或微晶狀態的合金條帶。為了獲得適合后續熱壓成型的磁粉，需要將得到的快淬條帶進行破碎。采用真空破碎生產工藝得到粒度均勻、氧含量低的片狀磁粉。
接下來是熱壓階段，將磁粉裝入專用模具，在真空或惰性氣體保護下，在525-575℃和150MPa壓力下進行熱壓，獲得各向同性的全密度納米晶前驅體。熱壓溫度對后續熱變形過程有重要影響，研究表明，較低的熱壓溫度（如525℃）有助于獲得更細的晶粒尺寸，為熱變形過程中形成良好的織構奠定基礎。隨著熱壓溫度從525℃升高至575℃，磁體的最大磁能積從32.74 MGOe下降至24.01 MGOe，這主要是因為較高溫度下晶粒粗化，難以在熱變形過程中轉變為片狀晶粒并獲得良好取向。
最后是關鍵的熱變形階段，將各向同性熱壓毛坯在更高溫度（650-900℃）下進行單向壓制或反向擠壓，使磁體發生塑性變形并形成c軸織構。熱變形工藝參數（如溫度、速率和變形量）對磁體性能有顯著影響。隨著熱變形速率從0.03 mm/s提升到0.07 mm/s，磁體的最大磁能積從28.08 MGOe增加到33.95 MGOe，這主要是因為較高的變形速率縮短了磁體在高溫下的暴露時間，抑制了晶粒粗化。同時，變形量從46%增大至63%時，磁體的磁能積從33.94 MGOe提升至38.03 MGOe，且均勻性得到改善。
值得一提的是，與傳統燒結工藝相比，熱壓/熱變形工藝具有近終成形的特點，可大幅減少后續機械加工量，提高材料利用率，特別適用于環形磁體的制備。
熱壓釹鐵硼永磁體的性能優勢
熱壓釹鐵硼磁體在基本不添加重稀土元素的條件下，展現出與燒結釹鐵硼相媲美的優異磁性能，同時具備一系列獨特優勢，使其在高性能應用領域具有顯著競爭力。
磁性能優勢
熱壓釹鐵硼永磁體的磁性能卓越，最大磁能積可達43MGOe，接近高性能燒結釹鐵硼的水平（55MGOe），遠高于粘結釹鐵硼（約12MGOe）。這一優勢主要源于其獨特的納米晶結構和高度取向的織構。在熱變形過程中，通過控制工藝參數，可以獲得具有強c軸織構的納米晶組織，從而顯著提高磁體的剩磁和矯頑力。
尤為值得一提的是，熱壓釹鐵硼永磁體在不依賴重稀土的情況下即可實現高矯頑力。傳統燒結釹鐵硼為適應高溫工作環境，通常需要添加中重稀土元素（如鏑、鋱）以提高內稟矯頑力，但這會增加材料成本和環境壓力。而熱壓釹鐵硼永磁體通過納米晶結構和優化晶界相，即使不添加或少量添加重稀土元素，也能獲得足夠高的矯頑力和熱穩定性，工作溫度可達180-200℃。
最近的研究還開發出多種進一步提升熱壓釹鐵硼永磁體性能的新技術。通過片狀銅粉輔助DyF3晶界擴散的方法，可在提升矯頑力的同時避免剩磁損失。研究表明，質量比3:7的1wt%片狀Cu與DyF3復合添加時，可使熱變形釹鐵硼永磁體的矯頑力從1218 kA/m增至1496 kA/m，剩磁從1.32 T微增至1.34 T，且DyF3用量節省30%。這種"矯頑力-剩磁協同提升"效應打破了傳統權衡困境，為開發低成本高性能釹鐵硼磁體提供了新途徑。
抗腐蝕性與熱穩定性
熱壓釹鐵硼永磁體表現出優異的抗腐蝕性能，這主要歸因于其高致密度和獨特的晶界結構。由于采用熱壓/熱變形工藝，磁體密度接近理論密度，顯著降低了氣孔和缺陷，減少了腐蝕通道。同時，通過優化工藝形成的連續、均勻的晶界相，可有效隔絕主相晶粒，減緩腐蝕介質的侵蝕。
在熱穩定性方面，熱壓釹鐵硼永磁體同樣表現突出。由于其納米晶結構和高矯頑力，磁體在高溫下的磁通損失較小，不可逆退磁率低，適用于高溫工作環境。研究表明，通過合理的成分設計（如添加Co、Ga等元素），可進一步改善磁體的溫度穩定性，滿足汽車電機等高溫應用場景的需求。
工藝效率與近終成形特性
與傳統燒結工藝相比，熱壓/熱變形工藝具有短流程、近終成形和材料利用率高等優點。燒結釹鐵硼需先制備毛坯再進行機械加工，加工過程中損耗較大，成品率受影響；而熱壓釹鐵硼直接近終成形，加工損耗低，特別適用于環形磁體的制備。
此外，熱壓/熱變形工藝無需外加磁場即可獲得各向異性磁體，簡化了設備要求。熱壓磁體從根本上克服了燒結工藝的缺陷，相對于傳統的粉末燒結工藝，具有低溫、短時間的特點，是一種極具發展前景的近終成型短流程制備技術。
熱壓釹鐵硼應用領域
雖然熱壓釹鐵硼目前主要應用于汽車EPS系統，但其在其他領域的應用潛力也值得關注。隨著材料性能的不斷提升和成型技術的進步，熱壓釹鐵硼有望在以下領域拓展應用：
新能源汽車驅動電機：新能源汽車對驅動電機的高效率、高功率密度和高溫穩定性要求較高，熱壓釹鐵硼磁體因其高矯頑力和優良的熱穩定性，成為理想選擇。隨著新能源汽車市場的快速發展，熱壓釹鐵硼在該領域的應用前景廣闊。
節能家電與變頻空調：高效節能家電和變頻空調對永磁電機性能要求不斷提高，熱壓釹鐵硼磁體能夠滿足其對高溫穩定性和高效性的需求，有望逐步替代傳統燒結釹鐵硼在某些高端應用中的位置。
工業機器人與自動化設備：工業機器人和自動化設備需要高性能、高穩定性的永磁電機，熱壓釹鐵硼磁體的優異性能符合這些領域的需求，隨著智能制造的發展，其市場空間將進一步擴大。
未來研究應聚焦于以下方向：一是深入理解熱變形機制，為工藝優化提供理論指導；二是開發新型成型技術，突破產品形狀限制；三是進一步優化晶界結構和成分設計，實現性能新突破；四是降低成本提高性價比，拓展應用范圍。
2025年12月3日，中國粉體網將在浙江·寧波舉辦“2025高端釹鐵硼永磁材料制備與應用技術大會”。屆時，我們將邀請到浙江海洋大學解偉教授出席本次大會并作題為《熱壓釹鐵硼永磁體的研究進展》的報告，解偉教授將為您介紹熱壓釹鐵硼的原理、工藝路線及優點；同時介紹熱壓釹鐵硼的最新國內外研究現狀及市場情況。
個人簡介：
解偉， 2013年畢業于澳大利亞斯文本科技大學，獲得材料與工程專業博士學位。擁有中國、波蘭、德國、澳大利亞、美國五國的學習和工作經驗。擁有一本專著章節、25篇論文、8項專利。在燒結釹鐵硼，微米與納米加工技術特別是第一到第四代永磁材料，納米碳管磁性材料，磁光盤靶材，磁致伸縮材料和磁記憶合金以及半導體透明導電薄膜和熱噴涂涂層材料等方面有著很深的造詣。2018年擔任ISO/TC298/WG2注冊專家。2024年入選浙江省項目評審專家。2024年入選美國電氣電子工程師學會（IEEE）高級會員。
參考來源：
左思源，等：熱壓/熱變形釹鐵硼永磁材料研究進展
程春東：稀土永磁材料在現代工業中的應用現狀與發展趨勢
浙江海洋大學
（中國粉體網編輯整理/留白）
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