暑期社會實踐個人技術(shù)總結(jié)報告
個人技術(shù)報告
——汽車內(nèi)飾生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)
公司：金科磁業(yè)有限公司
學(xué)校：北京航空航天大學(xué)
學(xué)院：材料科學(xué)與工程
姓名：劉 洋
汽車內(nèi)飾生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)
磁性材料是各種電子產(chǎn)品主要的配套產(chǎn)品，無論是消費家電產(chǎn)品和工業(yè)類如計算機、通訊設(shè)備、汽車，以及國防工業(yè)均離不開磁性材料。當(dāng)前，中國各種磁性材料的產(chǎn)量基本上世界第一，成為磁性材料生產(chǎn)大國和磁性材料產(chǎn)業(yè)中心。中國磁性材料的中長期市場前景十分光明，中國的磁性材料產(chǎn)品在全球的地位必將進(jìn)一步提高。必須加強科技創(chuàng)新力度、加強技術(shù)改造加強企業(yè)管理水平，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和提高產(chǎn)品檔次，使中國磁性材料從大國走向強國。
一、中國磁性材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
1. 中國磁體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程
目前，全球的經(jīng)濟已進(jìn)入了一個信息時代，作為一種功能材料，磁性材料所占的地位越
來越重要。當(dāng)前主要的商品磁體共有4類：20世紀(jì)30年代開發(fā)的鋁-鎳-鈷永磁（AlNiCo）；50年代初期開發(fā)的鐵氧體磁體；60年代末開發(fā)的釤-鈷磁體（Sm-Co）；80年代初開發(fā)的稀土永磁釹鐵硼（Nd-Fe-B）。而稀土永磁，特別是釹鐵硼是磁性材料里最重要的一部分，在永磁材料中發(fā)展最快，平均以每年10％的速度增長。 中國磁體產(chǎn)業(yè)在中國的出現(xiàn)遠(yuǎn)較西方發(fā)達(dá)國家晚，起始期是1969年到1987年之間。因為當(dāng)時的稀土永磁釤鈷磁體的高成本、國內(nèi)市場的需求量少，所以到八十年代初還沒有形成自己的磁體工業(yè)。1987～1996的十年是中國磁體產(chǎn)業(yè)開始發(fā)展的第一階段，其特點是起點低：由于投資小，設(shè)備簡陋，生產(chǎn)設(shè)備基本完全是國產(chǎn)的，經(jīng)營理念落后，仍局限于小生產(chǎn)的模式。
1997～20xx的五年是中國磁體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第二階段，其特點是起點遠(yuǎn)高于前一階段：投資強度大，引進(jìn)一部分國外的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，能夠按先進(jìn)的工藝路線組織生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量一般屬中低檔。 20xx年起，中國磁體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將進(jìn)入第三階段。企業(yè)建立的特點將是“三高”，即高起點、高投入、高回報：1）產(chǎn)品瞄準(zhǔn)特定用途所需的高檔磁體；投資規(guī)模巨大，引進(jìn)整條先進(jìn)生產(chǎn)線；2）按現(xiàn)代化管理的理念，組織集約式分段聯(lián)營的大生產(chǎn)：磁體生產(chǎn)分為兩段—母合金/粉料的生產(chǎn)和磁體制備，投資顯著降低，效益則大為提高；3）按資本運作的規(guī)律運營，從而保證磁體產(chǎn)業(yè)較高的回報率。特別是有可能從國外引進(jìn)最先進(jìn)的或采用國產(chǎn)先進(jìn)生產(chǎn)線，生產(chǎn)高檔的磁體產(chǎn)品。
進(jìn)入21世紀(jì)，發(fā)達(dá)國家的磁體生產(chǎn)由于成本過高，已難以為繼，世界磁性材料行業(yè)紛紛向中國或第三世界地區(qū)轉(zhuǎn)移，中國作為首選的國家。世界一些著名的磁性材料制造企業(yè)看好
中國，如日本的TDK、FDK、EPSON、日立金屬、住友特殊等，韓國的梨樹、三和、磁化等，歐洲的PHILIPS、德國的VAC、EPCOS，美國的ARNORD、MAGNEQUENCH 已經(jīng)轉(zhuǎn)移到中國。世界磁性材料生產(chǎn)向中國轉(zhuǎn)移，增強了中國磁性材料工業(yè)的整體實力，提高生產(chǎn)技術(shù)，加速了中國成為世界磁性材料生產(chǎn)基地和銷售市場的建設(shè)。
2、中國稀土永磁――釹鐵硼的發(fā)展
20xx年稀土磁體（NdFeB+SmCo）產(chǎn)值首次超過了鐵氧體的，此趨勢與日俱增。換言之，稀土磁體在21世紀(jì)將唱主角。 代表當(dāng)今磁體最高性能的NdFeB稀土永磁的80年代初問世時，正好趕上計算機產(chǎn)業(yè)的微型化，故該磁體立即成為制造諸如磁盤驅(qū)動器等計算機外設(shè)的關(guān)鍵材料。NdFeB更廣泛用于各類音響/影像等消費電子器件中，90年代以來在全球迅速普及的.移動通訊設(shè)備—手機也離不開NdFeB的重要貢獻(xiàn)。
燒結(jié)Nd-Fe-B系永磁材料，以下簡稱為S-NdFeB永磁材料或S-NdFeB永磁體。S-NdFeB永磁體是一種能量密度很高的儲能器，利用它可以高效率地實現(xiàn)能量與信息的相互轉(zhuǎn)換，而它本身的能量并不消耗。燒結(jié)NdFeB磁體在中國的用途主要有，高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,諸如MRI，VCM，CD傳感器，CD-ROM，DVD-ROM，手機，電池驅(qū)動工具，EB，EAV，EV； 傳統(tǒng)用途，諸如揚聲器，耳機，話筒等音響器件，磁選機/磁分離器，各類磁化器包括民用水脫垢器，油田用的脫臘器，酒廠用的陳化器等；低檔用途，諸如慈溪等地生產(chǎn)的磁性紐扣。
20xx年中國生產(chǎn)燒結(jié)NdFeB磁體27,150噸，毛坯46,150噸。與20xx年相比產(chǎn)量增長49%。而產(chǎn)量與產(chǎn)值存在的巨大差距正是中國稀土永磁體產(chǎn)業(yè)面臨的主要問題。改進(jìn)產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品檔次是解決此矛盾的唯一出路，就是說盡快消除存在于中國磁體產(chǎn)業(yè)與西方國家之間的技術(shù)差距。
20xx年國內(nèi)燒結(jié)釹鐵硼行業(yè)熱情空前高漲，新增生產(chǎn)能力大幅提高，中科三環(huán)公司通過長期努力，第一次進(jìn)入到為日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家磁材企業(yè)所壟斷的釹鐵硼高端應(yīng)用領(lǐng)域――計算機硬盤驅(qū)動器音圈電機（VCM）應(yīng)用市場；在另外的一個高端應(yīng)用領(lǐng)域――汽車應(yīng)用領(lǐng)域方面，中科三環(huán)的釹鐵硼磁體也成功應(yīng)用在點火線圈、電動助力轉(zhuǎn)向、氣囊傳感器等汽車零部件中，同時還進(jìn)入了核磁共振成像儀領(lǐng)域。對于上述幾個稀土永磁高端應(yīng)用市場的進(jìn)入，標(biāo)志著中國的稀土永磁產(chǎn)品結(jié)束了大部分只局限于中低端應(yīng)用市場的不利局面，真正開始與日、歐發(fā)達(dá)國家磁材巨頭爭奪高端應(yīng)用市場。
S-NdFeB永磁材料正在推動計算機硬盤技術(shù)、核磁共振成像技術(shù)、電動車、風(fēng)力發(fā)電、工業(yè)永磁電機、消費電子（CD、DVD、手機、音響、復(fù)印機、掃描儀、攝像機、照相機、冰箱、電視機、空調(diào)機等）技術(shù)及磁力機械、磁懸浮技術(shù)、磁傳動等產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的迅速發(fā)展。
3、中國新型稀土永磁材料的研究開發(fā)現(xiàn)狀
在新型稀土永磁材料研究方面，我國科學(xué)家無時不出現(xiàn)于國際前沿。在ThMn12結(jié)構(gòu)金屬間化合物研究方面，我國是最早開展這方面研究的國家之一，在結(jié)構(gòu)與磁性，超精細(xì)相互化合物方面，我國最早報道了RF11TiNy的研究成果，開辟了ThMn12結(jié)構(gòu)間隙化合物研究領(lǐng)域；在Nd3(Fe,Ti)29新相研究方面，我國科學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)了Sm3(Fe,Ti)29單相化合物及其氮化物，并研究了它的磁性。 近年來，利用快淬工藝制備各向異性稀土永磁材料方面做了一些探索。最近，中國科學(xué)院物理所利用快淬工藝成功的合成出具有高磁能積的磁各向異性Sm-Co稀土永磁材料，其室溫磁性能可達(dá)18.2MGOe，剩磁比為0.9，并且通過球磨后制備的粘結(jié)磁體仍舊保持各向異性，具有高的磁能積。同時發(fā)現(xiàn)碳元素能夠控制易磁化軸在快淬帶中的織構(gòu)方向并細(xì)化晶粒可進(jìn)一步提高其硬磁性能。
北京大學(xué)，研制成功了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的ThMn12結(jié)構(gòu)氮化物稀土永磁材料[5]。目前，已開發(fā)出磁能積為15～20MGOe左右的R（Fe,M）12Ny(R=Pr,Nd;M=Mo,Ti,V)間隙化合物稀土永磁材料，已建成年生產(chǎn)能力100噸的中試生產(chǎn)線，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣[6]。20xx年10月 ，深圳北大雙極高科技股份有限公司與深圳中核集團公司簽約，合作建立新型稀土永磁材料基地，將根據(jù)市場發(fā)展需要，擬在深圳建設(shè)年產(chǎn)1000噸釹鐵氮磁粉的產(chǎn)業(yè)化示范生產(chǎn)線。此簽約項目涉及3.5億元的巨大數(shù)額。該磁粉在質(zhì)量上和性能上居世界領(lǐng)先地位，這項成果是把基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的成功典范。目前，國內(nèi)外一些知名企業(yè)正在利用釹鐵氮制造磁體產(chǎn)品。該項目得到了國家發(fā)改委、科技部、教育部和北京市科委的立項支持。
鋼鐵研究總院，開展了高使用溫度稀土永磁材料的制作技術(shù)和工藝的研究，進(jìn)一步研究不同材料的階段性熱處理退火工藝、胞相和胞狀結(jié)構(gòu)與溫度磁性能的關(guān)系。獲得Sm2Co17高溫磁體的性能450℃時 (BH)max≥9MGOe，Hic≥7.9kOe。
上海大學(xué)材料研究所申請并承擔(dān)各向異性釹鐵硼磁體的國家自然基金、上海科委和教委納米專項等多項課題，進(jìn)行粘結(jié)各向異性釹鐵氮復(fù)合磁體研究開發(fā)。北京科技大學(xué)利用HDDR（hydrogen disproportionation desorption recombination）工藝也進(jìn)行了開發(fā)各向異性釹鐵硼粘結(jié)磁體的研究。
近來有一些國外磁體專用設(shè)備廠家聯(lián)合推出，按最佳工藝路線配套的一條全封閉、全自動
化的完整生產(chǎn)線：原料從生產(chǎn)線的一端投入，在另一端出來的已是磁體最終產(chǎn)品，包括磁體的涂層。設(shè)備廠商能保證磁體產(chǎn)品極低的氧含量（O2≤1000 ppm）和極高的磁能積（（BH）max=52MGOe））。據(jù)了解，如此先進(jìn)而完備的生產(chǎn)線在西方國家尚不存在。更為重要的是，此生產(chǎn)線的報價遠(yuǎn)低于單機報價的總和！報價不僅包括設(shè)備硬件，也包括技術(shù)軟件。換言之，設(shè)備廠家不僅提供成套設(shè)備，更保證用戶能生產(chǎn)出最高牌號的稀土磁體！
值得一提的是，國內(nèi)磁體專家有感于國內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備與國外的差距，經(jīng)數(shù)年的潛心鉆研與實踐，終于在20xx年中研制出一整套具有中國特色的燒結(jié)NdFeB磁體生產(chǎn)線，并付諸實施。用它可穩(wěn)定生產(chǎn)高擋NdFeB磁體，整條年產(chǎn)300噸燒結(jié)NdFeB磁體生產(chǎn)線的價格僅是國外相應(yīng)設(shè)備的1/4～1/6。此生產(chǎn)線的涂層完全擯棄了導(dǎo)致磁體氫化的電鍍，而采用無污染的Dacro技術(shù)，耐蝕性良好，成本低廉。 近年來，我國的稀土永磁的生產(chǎn)裝備也有了長足的發(fā)展。特別是在滿足一些新的生產(chǎn)工藝方面的裝備有了突破。例如國產(chǎn)速凝薄片爐和氫破碎爐已在一些磁體生產(chǎn)廠使用。一些國外發(fā)達(dá)國家的永磁設(shè)備制造商也瞄準(zhǔn)了中國這塊寶地，紛紛在中國設(shè)立生產(chǎn)基地，同樣給我國的永磁設(shè)備制造商帶來了機遇和挑戰(zhàn)。
二、燒結(jié)釹鐵硼生產(chǎn)流程
燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料是用粉末冶金法生產(chǎn)的。生產(chǎn)的工藝流程如下：
原材料準(zhǔn)備
成分設(shè)計
配料計算與稱料
冶煉
鑄錠
破碎制
粉混料 磁場取向與壓型燒結(jié) 質(zhì)量檢測充磁成品包裝、入庫
1、S-NdFeB永磁材料相組成與內(nèi)稟磁性能
燒結(jié)釹鐵硼永磁體是以Nd2Fe14B化合物為基體的合金材料。S-NdFeB永磁材料（快淬納米晶用詞材料除外）不是單相的。S-NdFeB永磁材料主要由Nd2Fe14B相、富Nd相和富B相組成。大部分稀土元素（用RE表示稀土元素）都形成RE2Fe14B化合物，它是S-REFeB系永磁體的基體相。所有的RE2Fe14B化合物均有相同的晶體結(jié)構(gòu)。由于沿晶體a軸和c軸的原子間距與近鄰原子不相同，它對磁性能有影響。沿c軸較易磁化到飽和，消耗的能量少，稱c軸為易磁化軸。沿a軸較難磁化到飽和，消耗的能量較大，稱a軸為難磁化軸。由于Nd2Fe14B晶體只有一個易磁化軸，所以又稱為單軸晶體。RE2Fe14B化合物均具有優(yōu)良內(nèi)稟磁性能，磁極化強度高，磁晶各向異性場大，居里溫度高等有實用意義永磁材料應(yīng)具備的條件。在S-NdFeB永磁合金中必須存在富RE相。它有兩個重要的作用：第一是少量的富RE相沿晶粒
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