與傳統(tǒng)的粉末冶金工藝相比，釹鐵硼的成型具有磁場(chǎng)取向和氧化防護(hù)這兩大特點(diǎn)，成型過程基本決定了磁體的幾何形狀、尺寸和取向度，是燒結(jié)釹鐵硼制備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，成型一般分為干壓和濕壓兩大類。
圖1 干法成型（a）與濕法成型（b）
一、濕法成型
濕法成型工藝在功能陶瓷等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。2001年，日立公司以礦物油等作為溶劑，通過添加表面活性劑油酸甲酯，制備出了Br = 1.46 T (14.6 kG)、1.20 MA/m (15.1 kOe)的高性能磁體。有機(jī)試劑的潤(rùn)滑作用可以提高粉末的流動(dòng)性和取向度，從而制備出高均勻性的壓坯，但濕法成型工藝較為復(fù)雜，效率極低，在燒結(jié)過程中溶劑大量釋放會(huì)損傷真空系統(tǒng)，并且殘留的碳也會(huì)對(duì)磁體性能造成影響，因此濕法成型的方式逐漸被放棄。
二、干法成型
經(jīng)過磁材從業(yè)人員的多年實(shí)踐和改進(jìn)，干法模壓成型成為了規(guī)模量產(chǎn)首選的方式。磁粉在一定形狀的模腔中磁場(chǎng)取向，壓頭合模完成對(duì)壓，然而生坯密度增大的同時(shí)取向不可避免的會(huì)受到破壞。干法成型根據(jù)磁場(chǎng)方向與壓制方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系又可分為平行壓和垂直壓兩類，其中垂直壓方式由于對(duì)粉末取向度的破壞較小而被更廣泛的采用。國內(nèi)多采用兩步壓制法，即生坯密度壓至3.8-4.1g/cm3，然后采用等降壓（180MPa左右）提高壓坯密度（約4.5g/cm3）而不破壞已有的取向水平。這種方式自動(dòng)模、組合模等各類模具均可試用，生產(chǎn)效率高，性能穩(wěn)定。但垂直壓機(jī)壓制，等靜壓成型，后磨削、切片加工的方法，存在以下缺點(diǎn)：（1）由于坯料變形量及氧化層的限制，造成毛坯加工余量多，出材率低；（2）二次壓制方式需要在生坯后真空塑封，工藝周期長(zhǎng)，自動(dòng)化程度低；（3）取向度在合模壓制過程仍會(huì)受到破壞。
目前努力改進(jìn)的主要方向一是取消等靜壓，實(shí)現(xiàn)成型到燒結(jié)過程的自動(dòng)化生產(chǎn)；二是采用無壓成型等方式進(jìn)一步提升取向度；另外針對(duì)瓦型、環(huán)形、薄片和各類形狀復(fù)雜的異型產(chǎn)品開發(fā)出近終成型工藝和無加工成型工藝，直接生產(chǎn)出與最終成品形狀相等或接近的產(chǎn)品。
1. 一次成型工藝通過增加成型壓機(jī)的壓強(qiáng)，將生坯密度提升至4.2g/cm3以上，從而取消等靜壓，全自動(dòng)成型壓機(jī)壓制后通過機(jī)械手自動(dòng)碼放進(jìn)燒結(jié)盒，經(jīng)惰性氣體防護(hù)下的密封通道傳送至連續(xù)式燒結(jié)爐，通過插板閥入爐，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，減少人工成本，并且全過程都在低氧環(huán)境下進(jìn)行，有利于工藝和性能的穩(wěn)定性。
2.無壓成型
圖2 無壓成型
為消除模壓過程對(duì)取向度的破壞，以松裝狀態(tài)或微壓狀態(tài)下進(jìn)行取向，帶模具進(jìn)行真空或高壓燒結(jié)。該方式對(duì)模具材質(zhì)、磁導(dǎo)率和內(nèi)腔壁粗糙度要求較高，但由于粉末間隙過大，僅依靠燒結(jié)過程中毛細(xì)作用致密化難度較大，容易收縮變形。
3.橡皮膜等靜壓脈沖磁場(chǎng)成型填充磁粉后的橡膠模置于金屬模中，通過脈沖磁場(chǎng)取向，金屬壓頭將橡膠膜和磁粉壓縮，由于受到金屬模腔的限制，橡皮模向內(nèi)腔膨脹，將其等靜壓力施加到粉末樣品上，由于模腔內(nèi)壁與粉末間不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，取向度得到了較好的保持。但由于橡膠膜與鋼模硬度及楊氏模量的差異，壓坯易產(chǎn)生非均勻變形。
4.近終成型工藝（單片壓）平行壓機(jī)磁場(chǎng)取向和壓制方向相同，因此對(duì)取向破壞程度遠(yuǎn)高于垂直壓，并且由于取向極頭尺寸的限制，產(chǎn)品壓制面積較小。但平行壓方式由于喂料和取向的優(yōu)勢(shì)，可以一次近終成型壓圓柱、圓環(huán)、異型和單片產(chǎn)品，壓制精度高，磁性能一致性好，減少了加工余量，提高材料利用率。但單片壓工藝對(duì)粉末流動(dòng)性、壓機(jī)（伺服控制精度、磁場(chǎng)大小及均勻性、自動(dòng)布粉等）、模具和燒結(jié)工藝等具有更高的要求。
5.3D打印技術(shù)
圖3 3D打印
3D打印是一種增材制造技術(shù)，將粉末狀金屬采用逐層打印的方式構(gòu)造工件。如能采用區(qū)域定向磁場(chǎng)取向主相晶粒，低溫熔融晶界相顆粒包裹主相晶粒實(shí)現(xiàn)磁體的致密化，理論上將可以實(shí)現(xiàn)高取向度、均勻晶界分布的各種尺寸和復(fù)雜形狀磁鋼的近凈成型，同時(shí)制備輻射磁環(huán)、斜充磁鋼等各類產(chǎn)品也不再困難。因此3D打印技術(shù)一經(jīng)面世，就引發(fā)了稀土永磁研究者的關(guān)注，但晶界相除助燒結(jié)和致密化的作用外，對(duì)磁性能尤其是矯頑力具有重要作用。目前晶界相的成分、分布和晶體結(jié)構(gòu)的演化對(duì)磁性能的影響機(jī)理尚未完全揭示，輔相顆粒成分和晶界尺寸的設(shè)計(jì)仍然需要技術(shù)研發(fā)人員的努力。
