基于最小二乘支持向量机预测模型的粘结NdFeB永磁体工艺参数和磁性能关系研究
在粘结NdFeB磁体的生产加工中，对磁体的磁性能要求不同，选用的磁粉，粘结剂及其含量也就不同。建立制备工艺与磁体性能关系的数学模型，对于减少实验量，节约成本，提高研究效率具有重要的意义。
本文用最小二乘支持向量机(LS-SVM)建立粘结NdFeB磁体的制备工艺与磁性能预测模型，选取的制备工艺为粘结剂含量、固化时间、固化温度和单位压制力，磁性能为剩磁、内禀矫顽力、最大磁能积，样本数据为使用均匀设计实验方案安排实验得到的数据。利用建立的LS-SVM预测模型，研究粘结NdFeB磁体制备工艺与磁性能关系，得到较优的制备工艺条件。主要研究内容与研究结果如下：
(1)按照均匀设计实验方法设计的实验方案，制备了粘结NdFeB磁体并测定了磁体的磁性能。根据所得的样本数据，优化选取了LS-SVM模型的惩罚系数γ和核宽度σ，建立了LS-SVM预测模型。
(2)将LS-SVM预测模型与BP神经网络预测模型进行对比研究，验证LS-SVM模型的预测性能。结果表明：LS-SVM模型的预测精度更高，相对误差更小。LS-SVM预测模型对粘结NdFeB磁体的剩磁Br、矫顽力Hcj和最大磁能积(BH)m等磁性能预测相对误差的平均值分别为0.6719％，0.9607％和1.2288％，最大值分别为2.0888％,2.7089％和2.4247％，具有较高的精度，可以用于粘结NdFeB磁体磁性能的预测。
(3)利用LS-SVM预测模型，研究了粘结剂含量和单位压制力对粘结NdFeB磁体磁性能的影响规律。粘结NdFeB磁体的剩磁和最大磁能积，随着粘结剂含量的增大，先增大后降低，最大值点对应的粘结剂含量为2.75wt％。单位压制力的增大有利于提高粘结NdFeB磁体的密度，从而提高磁体的剩磁和最大磁能积，但过大的压制力会导致磁粉破碎，反而降低磁体的磁性能。
(4)固化工艺参数对粘结NdFeB磁体的剩磁和最大磁能积的影响较为复杂。在低固化温度和长固化时间、高固化温度和短固化时间两种工艺条件下，磁体的剩磁和最大磁能积取得较大值。固化过程中，固化交联反应产生的水对磁粉的腐蚀和高温下磁粉的氧化是磁体磁性能下降的主要原因。当固化温度小于110℃，磁粉的氧化程度较低，同时，固化反应为酯化反应，产物仅为链状小分子低聚物而没有水，磁体的剩磁和最大磁能积因没有水腐蚀而较大。当固化温度超过110℃，酯化反应生成链状小分子低聚物将与环氧树脂中的侧羟基进一步发生反应，反应产生的水对磁体的腐蚀导致磁体的剩磁、最大磁能积迅速下降。当固化温度大于160℃，环氧树脂的环氧基与链状小分子低聚物发生反应，这种反应的发生，将会对环氧树脂中的侧羟基与链状小分子低聚物的反应产生抑制作用。因此，以高温、短时间条件固化的磁体，水腐蚀程度较低，磁体的氧化也较低，在粘结剂含量较低的情况下，磁体的剩磁和最大磁能积能取得较大值。
(5)根据LS-SVM模型预测结果，设计了两组磁性能较高的粘结磁体制备工艺，即：①粘结剂含量2.75wt％，固化时间2h，固化温度100℃，单位压制力509.2MPa；②粘结剂含量1.25wt％，固化时间0.5h，固化温度180℃，单位压制力483.7MPa。根据两组工艺条件制备的磁体，磁性能分别为：剩磁0.6351T，内禀矫顽力778.565kA/m，最大磁能积64.25kJ/m3和剩磁0.6309T，内禀矫顽力782.21kA/m，最大磁能积63.47kJ/m3。这一结果与模型的预测值吻合较好，总体相对误差较小。实验验证表明，LS-SVM模型具有良好的预测粘结NdFeB磁体的能力。
粘结NdFeB永磁体;最小二乘支持向量机;磁性能;制备工艺;预测模型;固化时间;单位压制力
西华大学
硕士
材料学
查五生
2011
中文
TM273;TM201.45
64
2011-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）