本发明涉及磁性材料制备，具体涉及基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法。
背景技术：
1、耐高温烧结钕铁硼磁体是一种永磁材料，目前，工业制备钕铁硼磁体的熔炼铸片主要采用速凝铸片法。速凝铸片法的原理为将配置好的金属原料熔化成金属液，再把金属液浇铸到旋转的铜辊上快速冷却凝固。相比于传统的铸锭工艺速凝铸片法，速凝铸片法获得的铸片成分更均匀、主相和富nd相间隔分布、没有α-fe偏析，因此，速凝铸片工艺被广泛使用于制备高性能的钕铁硼磁体。然而，速凝铸片工艺所制备的铸片厚度和晶粒显微组织对磁体的性能有着重要影响。同时，磁体的性能还会受到制备工艺的影响，如金属液浇铸的温度、浇铸速度以及铜辊的转速等。目前，速凝铸片工艺设备的参数设置主要依赖于实验测试数据的先验参数。但是，由于制备环境、制备设备的运行状态和设备差异等原因，依赖先验参数设置难以应对制备过程变化，容易造成生产损失。
技术实现思路
1、本发明提供基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法，以解决采用速凝铸片法进行耐高温烧结钕铁硼磁体时，工艺设备的参数设置依赖于先验参数导致的难以应对制备过程变化的问题，所采用的技术方案具体如下：
2、本发明一个实施例提供了基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法，该方法包括以下步骤：
3、将制备钕铁硼磁体的原料按照比例放入真空熔炼铸片炉的坩埚中，抽真空，在高纯氩气保护下升温熔炼，调节铜辊转速，熔炼后将坩埚中的金属液通过中间包浇铸至水冷铜辊中进行速凝，即得钕铁硼合金薄片，采集真空熔炼铸片炉内的温度数据，获取冷却初始温度序列、冷却完成温度序列、第一温度数据和第二温度数据；
4、获取第二温度数据的浮动概率和浮动概率权重，根据第二温度数据的浮动概率和浮动概率权重获取第二温度数据的铜辊冷却速率匹配度；
5、根据冷却初始温度序列中包含的第一温度数据获取第一温度数据的异常得分，根据冷却初始温度序列中包含的所有第一温度数据的异常得分和第二温度数据的铜辊冷却速率匹配度获取第二温度数据的铜辊转速调整系数，获取铜辊转速调整序列；
6、根据冷却完成温度序列中包含的第二温度数据和凝固后的金属液的标准温度获取金属液冷却完成温度上浮动区间和金属液冷却完成温度下浮动区间，获取第二温度数据的上浮动概率和下浮动概率，根据冷却完成温度序列中所有第二温度数据的上浮动概率和下浮动概率获取金属液冷却完成温度浮动指数，根据金属液冷却完成温度浮动指数获取铜辊转速调配系数；
7、根据铜辊转速调整序列和铜辊转速调配系数获取铜辊的转速，实现对铜辊转速的控制，完成速凝铸片，将得到的钕铁硼合金薄片分别进行氢破碎、气流磨、磁场压型、烧结、热处理以及性能测试，得到高性能的耐高温烧结钕铁硼磁体。
8、进一步，所述钕铁硼磁体由以下质量百分比的组分组成：pr-nd:29.5-32%、dy:0-5%、cu:0.01%-0.5%、co:0.6%-2%、al:0.2-0.8%、b:1%-5.5%和nb:0-3.5%，余量为fe。
9、进一步，所述pr-nd纯度大于99%，pr含量为20%-30%，所述dy以dy-fe合金的形式加入，其中dy含量为80%，所述nb以nb-fe合金的形式加入，其中nb含量为65%，所述b以b-fe合金的形式加入，其中b含量为18.3-20.4%。
10、进一步，所述抽真空操作使真空熔炼铸片炉中的真空度达到pa。
11、进一步，所述铜辊转速为1-2.5m/s。
12、进一步，所述速凝后得到的钕铁硼合金薄片平均厚度为0.25～0.5mm。
13、进一步，所述获取第二温度数据的浮动概率和浮动概率权重，根据第二温度数据的浮动概率和浮动概率权重获取第二温度数据的铜辊冷却速率匹配度，包括的具体方法为：
14、将冷却完成温度序列中每个第二温度数据分别记为一级温度数据；
15、将冷却完成温度序列中第一个第二温度数据至一级温度数据的所有温度数据的数量记为一级温度数据的第一数量；
16、将冷却完成温度序列中一级温度数据出现的频率与一级温度数据的第一数量的比值记为一级温度数据的浮动概率；
17、将冷却完成温度序列中第二温度数据与凝固后的金属液的标准温度的差值的绝对值记为第二温度数据的浮动概率权重；
18、将一级温度数据的浮动概率与浮动概率权重的乘积记为一级温度数据的浮动概率乘积；
19、将冷却完成温度序列中第一个第二温度数据至一级温度数据的浮动概率乘积的均值记为一级温度数据的浮动概率乘积均值；
20、将以自然常数为底数、以一级温度数据的浮动概率乘积均值的相反数为指数的幂记为一级温度数据的铜辊冷却速率匹配度。
21、进一步，所述根据冷却初始温度序列中包含的第一温度数据获取第一温度数据的异常得分，根据冷却初始温度序列中包含的所有第一温度数据的异常得分和第二温度数据的铜辊冷却速率匹配度获取第二温度数据的铜辊转速调整系数，包括的具体方法为：
22、对冷却初始温度序列中第一温度数据使用异常检测算法，获取所有第一温度数据的异常得分；
23、将第一温度数据的异常得分与冷却初始温度序列中包含的所有第一温度数据的异常得分的均值的差值记为第一温度数据的异常得分差值；
24、将冷却初始温度序列中与第二温度数据获取时间相同的第一温度数据的异常得分差值记为第二温度数据的第一异常得分差值；
25、将第二温度数据的异常得分差值与铜辊冷却速率匹配度的比值记为第二温度数据的铜辊转速调整系数。
26、进一步，所述获取第二温度数据的上浮动概率和下浮动概率，包括的具体方法为：
27、将冷却完成温度序列中第一个第二温度数据至一级温度数据中处于金属液冷却完成温度上浮动区间内的数量记为一级温度数据的上浮动数量；
28、将一级温度数据的上浮动数量与一级温度数据的第一数量的比值记为一级温度数据的上浮动概率。
29、进一步，所述根据铜辊转速调整序列和铜辊转速调配系数获取铜辊的转速，实现对铜辊转速的控制，完成速凝铸片，然后将得到的钕铁硼合金薄片分别进行氢破碎、气流磨、磁场压型、烧结、热处理以及性能测试，得到高性能的耐高温烧结钕铁硼磁体，包括的具体方法为：
30、将铜辊转速调整序列输入至神经网络中，获取铜辊转速调控比例值，其中，神经网络可使用bp神经网络，优化算法可采用sgd算法；
31、将温度数据的铜辊转速调控比例值和铜辊转速调配系数输入pid控制器，获取铜辊的转速；
32、将获取铜辊的转速作为实际的铜辊转速，实现对铜辊转速的控制，完成速凝铸片，得到钕铁硼合金薄片；
33、将得到的钕铁硼合金薄片进行氢破碎，然后脱氢处理；
34、然后在气流磨中用氩气将氢破碎的产物磨制成预设尺寸的钕铁硼合金粉末；
35、将预设尺寸的钕铁硼合金粉末进行磁场压型，磁场压型包括但不限于成型和等静压两个阶段，制得生坯；
36、压制成型后将生坯进行烧结，烧结包括但不限于加热和保温两个工序，烧结完成后进行快速冷却处理；
37、将快速冷却处理后得到的生坯进行热处理，获得耐高温烧结钕铁硼磁体；对耐高温烧结钕铁硼磁体进行性能测试，性能测试包括但不限于磁性能、速凝铸带的微结构观察、微区成分和断口形貌分析、粒度分布测定和磁体平均晶粒尺寸测定，获取耐高温烧结钕铁硼磁体性能综合评价；
38、根据耐高温烧结钕铁硼磁体性能综合评价获取高性能的耐高温烧结钕铁硼磁体。
39、本发明的有益效果是：
40、本发明对中间包浇口处的金属液以及真空熔炼铸片炉出料口的将得到的钕铁硼合金薄片进行温度数据的采集，获取冷却初始温度序列、冷却完成温度序列、第一温度数据和第二温度数据，首先，根据金属液的初始温度存在一定的波动，不同的初始温度需要不同的冷却速率进行匹配的原则，获取第二温度数据的铜辊冷却速率匹配度；其次，评价当前铜辊的转速与当前的冷却需求的匹配程度，根据第一温度数据的异常得分和第二温度数据的铜辊冷却速率匹配度获取第二温度数据的铜辊转速调整系数，进而获取铜辊转速调整序列；然后，根据凝固后的金属液的标准温度设定金属液冷却完成温度的浮动区间，进而获取铜辊转速调配系数，根据铜辊转速调配系数确定铜辊转速应该增大或减小的程度，最后，根据铜辊转速调整序列和铜辊转速调配系数获取铜辊的转速，实现对铜辊转速的控制；完成速凝铸片，将得到的钕铁硼合金薄片进行氢破碎、气流磨、磁场压型、烧结、热处理以及性能测试流程，获取高性能的耐高温烧结钕铁硼磁体，解决采用速凝铸片法制备耐高温烧结钕铁硼磁体时，工艺设备的参数设置依赖于先验参数导致的难以应对制备过程变化的问题，根据金属液冷却初始温度以及金属液冷却完成温度实现对铜辊转速的控制，提升耐高温烧结钕铁硼磁体的制备质量。
1.基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，所述钕铁硼磁体由以下质量百分比的组分组成：pr-nd:29.5-32%、dy:0-5%、cu:0.01%-0.5%、co:0.6%-2%、al:0.2-0.8%、b:1%-5.5%和nb:0-3.5%，余量为fe。
3.根据权利要求2所述的基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，所述pr-nd纯度大于99%，pr含量为20%-30%，所述dy以dy-fe合金的形式加入，其中dy含量为80%，所述nb以nb-fe合金的形式加入，其中nb含量为65%，所述b以b-fe合金的形式加入，其中b含量为18.3-20.4%。
4.根据权利要求1所述的基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，所述抽真空操作使真空熔炼铸片炉中的真空度达到pa。
5.根据权利要求1所述的基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，所述铜辊转速为1-2.5m/s。
6.根据权利要求1所述的基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，所述速凝后得到的钕铁硼合金薄片平均厚度为0.25～0.5mm。
7.根据权利要求1所述的基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，所述获取第二温度数据的浮动概率和浮动概率权重，根据第二温度数据的浮动概率和浮动概率权重获取第二温度数据的铜辊冷却速率匹配度，包括的具体方法为：
8.根据权利要求7所述的基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，所述根据冷却初始温度序列中包含的第一温度数据获取第一温度数据的异常得分，根据冷却初始温度序列中包含的所有第一温度数据的异常得分和第二温度数据的铜辊冷却速率匹配度获取第二温度数据的铜辊转速调整系数，包括的具体方法为：
9.根据权利要求8所述的基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，所述获取第二温度数据的上浮动概率和下浮动概率，包括的具体方法为：
10.根据权利要求1所述的基于铜辊转速调控的耐高温烧结钕铁硼磁体制备方法，其特征在于，所述根据铜辊转速调整序列和铜辊转速调配系数获取铜辊的转速，实现对铜辊转速的控制，完成速凝铸片，然后将得到的钕铁硼合金薄片分别进行氢破碎、气流磨、磁场压型、烧结、热处理以及性能测试，得到高性能的耐高温烧结钕铁硼磁体，包括的具体方法为：
