新能源汽车用烧结钕铁硼计量测试标准化路径及关键技术研究

施江焕 高伟波 李明成 王顺杰 谢志斌

摘 要：通过对新能源汽车用烧结钕铁硼计量测试系统进行关键技术、关键参数梳理和分析，制定相应的标准与测量规范，实现烧结钕铁硼产业计量测试及加工生产的标准化，为烧结钕铁硼产业的高质量发展提供全面的基础支撑。

关键词：烧结钕铁硼，计量测试，标准

DOI编码：10.3969/j.issn.1674-5698.2023.03.014

1 引 言

随着国家“碳达峰”“碳中和”理念的推广，新能源汽车进入爆发式增长阶段，而烧结钕铁硼是新能源汽车驱动电机中的关键功能材料，磁体的可靠性直接影响到电机的可靠性，进而影响新能源汽车的安全使用与推广。

烧结钕铁硼永磁材料在实际应用中主要起到能量（信息）的相互转换、处理、存取等功能，这些应用中的可靠性和稳定性涉及到产品的安全性、效率与寿命。因此，烧结钕铁硼材料生产过程的计量测试标准规范十分重要，其一方面可以保证产品的质量合格、稳定，另一方面计量测试水平的高低也与生产厂的成品率、生产效率、产品迭代速度直接相关。

2 烧结钕铁硼计量测试标准化路径

2.1 烧结钕铁硼计量测试标准化路径

（1）对烧结钕铁硼产业链的关键技术与关键参数进行梳理与分析，将影响材料性能的关键工艺参数进行精准计量，从微观结构、成分、温度等方面进行关键参数测试与计量研究，制定计量测试标准规范。

（2）从物理学基本原理出发，对磁性能基本参数进行溯源，开展磁场强度、磁通量、磁偶极矩等关键参数的计量与校准，研制“标准样品”，设计磁性现场计量测试与溯源方案，将长度溯源到国家基准“频率”。

（3）针对新能源汽车对烧结钕铁硼产品可靠性的严苛要求，设计全面的计量测试方案，开展极端气温下磁性能的计量测试，进行烧结钕铁硼服役性试验，形成烧结钕铁硼温度测试方法标准。

2.2 磁性能关键参数现场计量与溯源标准化技术路线图（如图1所示）

3 烧结钕铁硼计量测试关键技术

3.1 研制高温真空炉的校准系统，规范烧结钕铁硼烧结炉的计量精度

通过对炉温的计量，实现对钕铁硼烧结工艺的调控。另外，真空烧结炉也是目前研究钕铁硼前沿工艺——重稀土扩散（GBD）技术的必备设备，炉温相关参数的准确与否直接影响到扩散工艺的效果优劣。图2为真空烧结炉校准装置实物图，图3为烧结毛坯材料时的温度测量结果，显然不同位置的温度参差不齐，会影响到烧结钕铁硼的质量。

3.2 研制永磁磁性能現场校准系统，实现量子精度的磁场校准

通过对JH线圈的校准实现磁场强度与磁极化强度的计量溯源，对电磁铁进行磁场分布的测试，保证产品质量的可靠性。利用核磁共振磁强计校准电磁铁的磁场强度，如图4所示为核磁共振PT2026在500mT附近测试的磁场，磁场波动小于0.01%。图5为研制的高稳定性JH线圈校准装置，可以对磁场强度与磁极化强度进行原位校准。研制的磁矩标准样品，实现磁性能快速有效地量值传递与溯源。研制的在线磁通量检测装备，帮助企业实现磁性能在线快速检测与筛选。

3.3 研制极端气温下磁性能测试装置，实现对烧结钕铁硼磁钢的精准测试

研制极端气温下磁性能测试装置，利用该装置不仅可以得到不同温度下的磁性能，也可以研究高温下磁通随时间的变化过程。图6为极端气温磁性能测试装置实物图，图7为自主开发的软件测试界面，测量结果表明，该装置测量重复性优于0.1%。

3.4 模拟新能源汽车电机使用环境，明晰高温油液（油气）对烧结钕铁硼镀层和基体的影响

通过长时间的高低温循环耐油实验，进一步研究了镀层对烧结钕铁硼机体的保护能力。试验过程为：155℃高温下曝露10小时，然后以2℃/min的速度降到-40℃，在低温下曝露8小时，再回到高温，经过40 0余小时的耐油实验，验证不同批次烧结钕铁硼镀层的优劣以及磁性能的损失。图8为耐油试验相

4 结 语

本文对新能源汽车用烧结钕铁硼计量测试进行了关键技术研究，通过研发自动化磁通测试和极端气温磁性能测试设备，建立关键参数的测试标准化校准系统，制定标准测试规范，实现了对烧结钕铁硼全产业链过程进行关键参数计量测试。另外，新能源汽车用烧结钕铁硼计量测试的标准化路径研究，可以对烧结钕铁硼的在线测试与生产提供直接帮助，实现烧结钕铁硼产业计量测试及加工生产的标准化，极大地方便了新能源汽车用烧结钕铁硼生产、销售、研发、应用，为烧结钕铁硼产业的高质量发展提供全面的基础支撑。

参考文献

GB/T 13560-2017， 烧结钕铁硼永磁材料[S].胡伯平. 稀土永磁材料在低碳产业中的应用[J]. 新材料产业，2010，3：44-48.

黄胜涛. 磁性材料产业发展与计量测试技术[J]. 现代计量仪器及技术，2014，7：74-77.