磁性材料及器件-第五章-永磁材料

1、Page 1上節(jié)內(nèi)容提要上節(jié)內(nèi)容提要軟磁鐵氧體的合成軟磁鐵氧體的合成傳統(tǒng)固相燒結(jié)傳統(tǒng)固相燒結(jié)低溫?zé)Y(jié)低溫?zé)Y(jié)離子取代離子取代, 如如Cu2+,Bi3+,Ca2+,V5+改變燒結(jié)工藝，改變燒結(jié)工藝， 如微波燒結(jié)如微波燒結(jié)細(xì)化粉粒，如球磨，采用溶膠凝細(xì)化粉粒，如球磨，采用溶膠凝 膠法，共沉淀法等膠法，共沉淀法等Page 2上節(jié)內(nèi)容提要上節(jié)內(nèi)容提要非晶態(tài)軟磁材料非晶態(tài)軟磁材料非晶態(tài)非晶態(tài)結(jié)晶化前的中間狀態(tài)，亞穩(wěn)態(tài)。冷卻速度結(jié)晶化前的中間狀態(tài)，亞穩(wěn)態(tài)。冷卻速度足夠快且冷至足夠低的溫度，以致原子來不及形足夠快且冷至足夠低的溫度，以致原子來不及形核結(jié)晶便凝固下來。核結(jié)晶便凝固下來。Page 3上節(jié)內(nèi)容提要

2、上節(jié)內(nèi)容提要目前已達(dá)到實(shí)用化的非晶軟磁材料的分類：目前已達(dá)到實(shí)用化的非晶軟磁材料的分類：1) 3d過渡金屬過渡金屬(T)非金屬系。非金屬系。其中其中T為為Fe，Co，Ni等；非金屬為等；非金屬為B，C，Si、P等。等。2) 3d過渡金屬過渡金屬(T)金屬系。金屬系。金屬為金屬為Ti，Zr，Nb，Ta等。等。3) 過渡金屬過渡金屬(T)稀土類金屬稀土類金屬(RE)系。系。其中其中T為為Fe，Co；RE為為Gd，Tb，Dy，Nd等。等。Page 4上節(jié)內(nèi)容提要上節(jié)內(nèi)容提要制備方法：制備方法：非晶晶化法非晶晶化法非晶條帶，在略高于非晶條帶，在略高于非晶晶化溫度下退火一定時(shí)間，使之納米晶化。非晶晶化溫

3、度下退火一定時(shí)間，使之納米晶化。納米晶軟磁材料納米晶軟磁材料Page 5n FINEMET (Fe-Si-B-Nb-Cu) 典型成分典型成分Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1, Bs = 1.0-1.2Tesla, Tc 9650C納米晶軟磁材料納米晶軟磁材料上節(jié)內(nèi)容提要上節(jié)內(nèi)容提要Page 6第五章第五章永磁材料永磁材料Page 7定義：定義：被外加磁場磁化以后，除去外磁場，仍能被外加磁場磁化以后，除去外磁場，仍能保留較強(qiáng)磁性的一類材料。保留較強(qiáng)磁性的一類材料?；疽螅夯疽螅海?）Br要高；要高；（2）Hc要高要高；（3）(BH)max要高；要高；（4）材料穩(wěn)定性要高。）材料穩(wěn)定

4、性要高。Page 8種類：種類：（1）金屬永磁材料：）金屬永磁材料：Al-Ni-Co系和系和Fe-Cr-Co系系永磁合金永磁合金；（2）鐵氧體永磁材料：以）鐵氧體永磁材料：以Fe2O3為主要組元的為主要組元的復(fù)合氧化物強(qiáng)磁材料；特點(diǎn)：電阻率高，適合復(fù)合氧化物強(qiáng)磁材料；特點(diǎn)：電阻率高，適合高頻和微波領(lǐng)域應(yīng)用；高頻和微波領(lǐng)域應(yīng)用；（3）稀土永磁材料：以稀土族元素和鐵族元素）稀土永磁材料：以稀土族元素和鐵族元素為主要成分的合金間化合物，包括為主要成分的合金間化合物，包括SmCo5系、系、Sm2Co17系以及系以及Nd-Fe-B系。特點(diǎn)：磁能積高，系。特點(diǎn)：磁能積高，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。Pag

5、e 9衡量永磁材料的重要指標(biāo)衡量永磁材料的重要指標(biāo)提高永磁體性能的途徑提高永磁體性能的途徑金屬永磁材料金屬永磁材料鐵氧體永磁材料鐵氧體永磁材料稀土永磁材料稀土永磁材料雙相納米晶復(fù)合永磁材料雙相納米晶復(fù)合永磁材料Page 10第一節(jié)第一節(jié)衡量永磁材料的重要指標(biāo)衡量永磁材料的重要指標(biāo)Page 115.1衡量永磁材料的重要指標(biāo)衡量永磁材料的重要指標(biāo)如果撤去外加磁場，在磁鐵兩個(gè)磁極之間的空隙中如果撤去外加磁場，在磁鐵兩個(gè)磁極之間的空隙中便產(chǎn)生恒定磁場（氣隙磁場），便產(chǎn)生恒定磁場（氣隙磁場），對外界提供有用的對外界提供有用的磁能磁能。撤去外加磁場后，在退磁場作用下，永磁體將工作撤去外加磁場后，在退磁場作

6、用下，永磁體將工作在磁滯回線的第二象限。所以永磁材料性能的好壞，在磁滯回線的第二象限。所以永磁材料性能的好壞，應(yīng)該用退磁曲線上的有關(guān)物理量來表征。應(yīng)該用退磁曲線上的有關(guān)物理量來表征。剩磁剩磁B Br r，矯頑力矯頑力H HC C，最大磁能積最大磁能積( (BH)BH)maxmax等。等。Page 125.1衡量永磁材料的重要指標(biāo)衡量永磁材料的重要指標(biāo)1、剩磁、剩磁Br永磁體由于磁路中存在空隙，因此處于開路應(yīng)用狀永磁體由于磁路中存在空隙，因此處于開路應(yīng)用狀態(tài)。此時(shí)工作點(diǎn)在退磁場作用下由態(tài)。此時(shí)工作點(diǎn)在退磁場作用下由Br點(diǎn)移到點(diǎn)移到D點(diǎn)，點(diǎn)，所以剩磁應(yīng)該等于所以剩磁應(yīng)該等于Bd （表觀剩磁）表觀剩

7、磁）。工作點(diǎn)工作點(diǎn)D和坐標(biāo)原點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)O的連線的連線OP稱為稱為開路開路磁導(dǎo)線磁導(dǎo)線，OP的斜率稱的斜率稱為為磁導(dǎo)系數(shù)。磁導(dǎo)系數(shù)。NHBPdd110Page 135.1衡量永磁材料的重要指標(biāo)衡量永磁材料的重要指標(biāo)2、矯頑力、矯頑力HC兩種定義：兩種定義：CBHCMH)(0HMB第二象限中，第二象限中，H0，所所以以B-H退磁曲線將位于退磁曲線將位于 0M-H退磁曲線下方退磁曲線下方CBCMHH 當(dāng)當(dāng)B=0時(shí)，時(shí)，rCBMMHrCB0BH 的最高值不可能超過材料的剩磁值。的最高值不可能超過材料的剩磁值。CBHPage 145.1衡量永磁材料的重要指標(biāo)衡量永磁材料的重要指標(biāo)3、最大磁能積、最大磁

8、能積(BH)max若永磁體的尺寸比取若永磁體的尺寸比取(BH)max的形狀，則能保證永磁的形狀，則能保證永磁體單位體積的磁場能為最大。體單位體積的磁場能為最大。注：不同形狀對應(yīng)退磁場不同，磁能積不同。注：不同形狀對應(yīng)退磁場不同，磁能積不同。Page 155.1衡量永磁材料的重要指標(biāo)衡量永磁材料的重要指標(biāo)可根據(jù)可根據(jù)(BH)max確定各種永磁體的最佳形狀。確定各種永磁體的最佳形狀。(BH)max越高的永磁體，產(chǎn)生同樣的磁場所需的體積越?。辉礁叩挠来朋w，產(chǎn)生同樣的磁場所需的體積越小；在相同體積下，在相同體積下，(BH)max越高的永磁體獲得的磁場越越高的永磁體獲得的磁場越強(qiáng)。強(qiáng)。在矩形磁滯回線中，

9、理論值：在矩形磁滯回線中，理論值：上式成立的條件：上式成立的條件：（1）剩余磁化強(qiáng)度）剩余磁化強(qiáng)度Mr=MS（2）內(nèi)稟矯頑力）內(nèi)稟矯頑力2/CMSMH 4)()(20maxSMBHPage 165.1衡量永磁材料的重要指標(biāo)衡量永磁材料的重要指標(biāo)4、穩(wěn)定性、穩(wěn)定性受到溫度、外磁場、沖擊、振動(dòng)等外界因素影響受到溫度、外磁場、沖擊、振動(dòng)等外界因素影響時(shí)，有關(guān)磁性能在長時(shí)間使用過程中保持不變的時(shí)，有關(guān)磁性能在長時(shí)間使用過程中保持不變的能力。能力。變化率：變化率：%100ZZCdrHBBZ或,Page 17措施：措施： n 選擇高的選擇高的Hc，并可添加有益雜質(zhì)，以及利用，并可添加有益雜質(zhì)，以及利用不同

10、系列合金，正負(fù)溫度等效互相補(bǔ)償來提高不同系列合金，正負(fù)溫度等效互相補(bǔ)償來提高穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。n時(shí)效處理，進(jìn)行人工老化（時(shí)效溫度比工作溫時(shí)效處理，進(jìn)行人工老化（時(shí)效溫度比工作溫度高度高3050攝氏度）。攝氏度）。n溫度循環(huán)處理，在比工作溫度范圍寬的溫度，溫度循環(huán)處理，在比工作溫度范圍寬的溫度，反復(fù)循環(huán)多次。反復(fù)循環(huán)多次。n交流退磁處理，在比干擾場稍大的交流磁場中交流退磁處理，在比干擾場稍大的交流磁場中退磁。退磁。n正確選擇永磁體的工作點(diǎn)。正確選擇永磁體的工作點(diǎn)。 5.1衡量永磁材料的重要指標(biāo)衡量永磁材料的重要指標(biāo)Page 18第二節(jié)第二節(jié)提高永磁體性能的途徑提高永磁體性能的途徑Page 195.

11、2 提高永磁體性能的途徑提高永磁體性能的途徑 永磁材料磁性的優(yōu)劣主要由最大磁能積（永磁材料磁性的優(yōu)劣主要由最大磁能積（BH）m判定，而（判定，而（BH）m又取決于又取決于Br和和Hc。一般一般Br變化范圍小變化范圍小，如由，如由0.2至至1.5T,僅相差約僅相差約8倍倍;而而Hc變化范圍大變化范圍大,如由如由410至至8103安安/米米,相差相差200倍。倍。Page 205.2.1 提高材料的剩磁提高材料的剩磁提高提高M(jìn)S (MS由成分決定）由成分決定）對于成分給定的永磁材料，提高對于成分給定的永磁材料，提高Br/Bs的比值的比值n定向結(jié)晶定向結(jié)晶 n磁場熱處理磁場熱處理 n磁場成型磁場成型

12、 n結(jié)晶定向、磁疇定向結(jié)晶定向、磁疇定向Page 215.2.1 提高材料的剩磁提高材料的剩磁定向結(jié)晶定向結(jié)晶控制鑄件的冷卻條件控制鑄件的冷卻條件不同的晶粒結(jié)構(gòu)不同的晶粒結(jié)構(gòu)快冷時(shí)沿?zé)崃飨喾吹姆较驎L出快冷時(shí)沿?zé)崃飨喾吹姆较驎L出柱狀晶柱狀晶，柱狀，柱狀晶晶粒長大方向往往就是它的易磁化方向。晶晶粒長大方向往往就是它的易磁化方向。定向凝固裝置定向凝固裝置 在定向凝固過程中獲得單在定向凝固過程中獲得單向柱狀晶的基本條件是使?jié)踩胂蛑鶢罹У幕緱l件是使?jié)踩腓T型中的金屬液在很高的溫度鑄型中的金屬液在很高的溫度梯度和單向傳熱條件下，于某梯度和單向傳熱條件下，于某一型壁上開始成核，并沿其垂一型壁上開始成

13、核，并沿其垂直方向凝固直方向凝固, , 而生長成平行的而生長成平行的柱狀晶組織柱狀晶組織. .Page 22定向凝固裝置定向凝固裝置 金屬熔液注入鑄模后在金屬熔液注入鑄模后在加熱器內(nèi)停留數(shù)分鐘，鑄件加熱器內(nèi)停留數(shù)分鐘，鑄件凝固時(shí)的散熱主要靠水冷結(jié)凝固時(shí)的散熱主要靠水冷結(jié)晶器的熱傳導(dǎo)。開始于水冷晶器的熱傳導(dǎo)。開始于水冷結(jié)晶器表面生成一層晶體結(jié)晶器表面生成一層晶體, , 并在固液界面上建立起比較并在固液界面上建立起比較穩(wěn)定的熱交換，然后鑄型按穩(wěn)定的熱交換，然后鑄型按預(yù)定的速度從擋板中移出，預(yù)定的速度從擋板中移出，并將固液界面保持在擋板附并將固液界面保持在擋板附近。近。 5.2.1 提高材料的剩磁提

14、高材料的剩磁Page 23 定向凝固定向凝固鑄錠的典型組織鑄錠的典型組織 1. 表層激冷區(qū)表層激冷區(qū) 2.中間柱狀晶區(qū)中間柱狀晶區(qū) 3.中心等軸晶區(qū)中心等軸晶區(qū)5.2.1 提高材料的剩磁提高材料的剩磁Page 24塑性變形塑性變形多晶體材料多晶體材料拔絲、軋扳、擠壓、壓縮等塑性變形拔絲、軋扳、擠壓、壓縮等塑性變形晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)晶粒的晶體學(xué)方位會發(fā)生一定程度晶粒的晶體學(xué)方位會發(fā)生一定程度的定向排列，即擇優(yōu)取向、織構(gòu)等的定向排列，即擇優(yōu)取向、織構(gòu)等可誘導(dǎo)磁各可誘導(dǎo)磁各向異性向異性磁場成型磁場成型加工成型時(shí)，施加外磁場，使易磁化軸沿磁場方加工成型時(shí)，施加外磁場，使易磁化軸沿磁場方向取向，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)

15、及回火以后，可得較高的向取向，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)及回火以后，可得較高的B Br r。5.2.1 提高材料的剩磁提高材料的剩磁Page 25磁場處理磁場處理外部磁場中熱處理，可控制磁性顆粒的析出形態(tài)，外部磁場中熱處理，可控制磁性顆粒的析出形態(tài)，沿外場方向呈細(xì)長狀生長，使磁矩沿磁場方向擇優(yōu)沿外場方向呈細(xì)長狀生長，使磁矩沿磁場方向擇優(yōu)取向。取向。磁場熱處理后的組織磁場熱處理后的組織5.2.1 提高材料的剩磁提高材料的剩磁Page 265.2.2 提高材料的矯頑力提高材料的矯頑力形成形成HC的原因：的原因：疇壁的不可逆移動(dòng)和不可逆疇轉(zhuǎn)疇壁的不可逆移動(dòng)和不可逆疇轉(zhuǎn)決定決定HC大小的因素：大小的因素：各種因素各種

16、因素(磁各向異性、摻雜、磁各向異性、摻雜、晶界等晶界等)對上述行為的阻滯作用的大小。對上述行為的阻滯作用的大小。某些永磁材料：某些永磁材料： 鐵磁性微細(xì)顆粒鐵磁性微細(xì)顆粒( (單疇單疇) )非磁性或弱磁性基體非磁性或弱磁性基體（1 1）磁疇的不可逆轉(zhuǎn)動(dòng)）磁疇的不可逆轉(zhuǎn)動(dòng)磁各向異性：磁各向異性： 磁晶各向異性形狀各向異性應(yīng)力各向異性磁晶各向異性形狀各向異性應(yīng)力各向異性Page 275.2.2 提高材料的矯頑力提高材料的矯頑力N 和和N 分別為分別為沿短軸和長軸所對應(yīng)的退磁因子沿短軸和長軸所對應(yīng)的退磁因子a，b，c是和晶體結(jié)構(gòu)顆粒取向分布有關(guān)的系數(shù)。是和晶體結(jié)構(gòu)顆粒取向分布有關(guān)的系數(shù)。若材料若材料

17、MS較高，最好通過第二項(xiàng)來提高較高，最好通過第二項(xiàng)來提高HC 方法：增加顆粒細(xì)長比方法：增加顆粒細(xì)長比 （N N ）增加）增加Page 285.2.2 提高材料的矯頑力提高材料的矯頑力若若K1， S高，應(yīng)主要考慮第高，應(yīng)主要考慮第1、3項(xiàng)項(xiàng) 當(dāng)顆粒取向完全一致時(shí)，當(dāng)顆粒取向完全一致時(shí)，a=2，c=1 當(dāng)顆粒取向完全混亂時(shí)，當(dāng)顆粒取向完全混亂時(shí)，a=0.64(立方晶體立方晶體)，a=0.96(單軸晶體單軸晶體)，c=0.48 所以顆粒易磁化方向完全平行排列時(shí)，永磁性好所以顆粒易磁化方向完全平行排列時(shí)，永磁性好Page 295.2.2 提高材料的矯頑力提高材料的矯頑力（2）疇壁的不可逆位移）疇壁的

18、不可逆位移晶體晶體缺陷、雜質(zhì)、晶界缺陷、雜質(zhì)、晶界等的存在，在這些區(qū)域由等的存在，在這些區(qū)域由于內(nèi)應(yīng)力或內(nèi)退磁場的作用，磁化矢量很難改變于內(nèi)應(yīng)力或內(nèi)退磁場的作用，磁化矢量很難改變方向。當(dāng)晶體磁化到飽和時(shí)，這些區(qū)域的磁化仍方向。當(dāng)晶體磁化到飽和時(shí)，這些區(qū)域的磁化仍沿著相反的方向沿著相反的方向-材料內(nèi)部存在著磁化在反方向材料內(nèi)部存在著磁化在反方向的磁疇。的磁疇。在反磁化時(shí)，它們構(gòu)成反磁化核，在反磁場作用下在反磁化時(shí)，它們構(gòu)成反磁化核，在反磁場作用下長大成長大成反磁化疇反磁化疇，為疇壁位移做了準(zhǔn)備。，為疇壁位移做了準(zhǔn)備。Page 305.2.2 提高材料的矯頑力提高材料的矯頑力反向磁場必須大于大多數(shù)

19、疇壁出現(xiàn)不可逆位移的反向磁場必須大于大多數(shù)疇壁出現(xiàn)不可逆位移的臨界磁場，而臨界磁場的大小則依賴于各種因素臨界磁場，而臨界磁場的大小則依賴于各種因素對疇壁移動(dòng)的阻滯。對疇壁移動(dòng)的阻滯。方法：增加對疇壁不可逆位移產(chǎn)生阻滯的因素方法：增加對疇壁不可逆位移產(chǎn)生阻滯的因素提高臨界磁場提高臨界磁場Page 315.2.2 提高材料的矯頑力提高材料的矯頑力當(dāng)反磁化開始時(shí)材料內(nèi)不存在反磁化核時(shí)該怎么辦？當(dāng)反磁化開始時(shí)材料內(nèi)不存在反磁化核時(shí)該怎么辦？傳統(tǒng)磁性材料：傳統(tǒng)磁性材料： 適當(dāng)增大非磁性摻雜含量并控制其形狀適當(dāng)增大非磁性摻雜含量并控制其形狀(最好最好 是片狀摻雜是片狀摻雜)和彌散度和彌散度(使摻雜尺寸和疇

20、壁寬度相使摻雜尺寸和疇壁寬度相近近)； 選擇高磁晶各向異性的材料；選擇高磁晶各向異性的材料； 增加材料中內(nèi)應(yīng)力的起伏；增加材料中內(nèi)應(yīng)力的起伏； 選擇選擇 S大的材料。大的材料。Page 32新發(fā)展的永磁合金如新發(fā)展的永磁合金如Nd-Fe-B，強(qiáng)烈的疇壁釘扎，強(qiáng)烈的疇壁釘扎效應(yīng)可提高效應(yīng)可提高HC晶體中各種點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)、晶界、堆垛層錯(cuò)、相晶體中各種點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)、晶界、堆垛層錯(cuò)、相界等都是疇壁釘扎點(diǎn)的重要來源。反向磁場必須界等都是疇壁釘扎點(diǎn)的重要來源。反向磁場必須超過釘扎場，疇壁才移動(dòng)。釘扎中心超過釘扎場，疇壁才移動(dòng)。釘扎中心HC5.2.2 提高材料的矯頑力提高材料的矯頑力Page 331880年

21、，碳鋼，年，碳鋼，1931年，鋁鎳鐵、鋁鎳鈷等年，鋁鎳鐵、鋁鎳鈷等 20世紀(jì)世紀(jì)30年代，鐵氧體年代，鐵氧體20世紀(jì)世紀(jì)60年代，年代，Sm-Co系稀土永磁材料系稀土永磁材料20世紀(jì)世紀(jì)80年代，年代，Nd-Fe-B系稀土永磁材料系稀土永磁材料近年來，近年來， 交換耦合作用機(jī)制的納米雙相永磁材料交換耦合作用機(jī)制的納米雙相永磁材料 RE-Fe-N系永磁體系永磁體發(fā)展概述發(fā)展概述Page 34Page 35第三節(jié)第三節(jié)金屬永磁材料金屬永磁材料Page 36淬火硬化型磁鋼淬火硬化型磁鋼析出硬化型磁鋼析出硬化型磁鋼時(shí)效硬化型磁鋼時(shí)效硬化型磁鋼有序硬化型磁鋼有序硬化型磁鋼金屬永磁材料金屬永磁材料Page

22、 375.3.1 淬火硬化型磁鋼淬火硬化型磁鋼碳鋼、鎢鋼、鉻鋼、鈷鋼和鋁鋼等。碳鋼、鎢鋼、鉻鋼、鈷鋼和鋁鋼等。通過通過高溫淬火高溫淬火手段，把已經(jīng)加工過的零件中的原手段，把已經(jīng)加工過的零件中的原始奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織來獲得高始奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織來獲得高HC。缺點(diǎn)：矯頑力和磁能積比較低，這類永磁體己很缺點(diǎn)：矯頑力和磁能積比較低，這類永磁體己很少使用。少使用。Page 385.3.2析出硬化型磁鋼析出硬化型磁鋼這一類材料主要包括這一類材料主要包括Fe-Cu、 Fe-Co和和 Al-Ni-Co三三類類；Fe-Cu主要用于鐵簧繼電器等方面；主要用于鐵簧繼電器等方面；Fe-Co主要用于某些

23、存儲單元；主要用于某些存儲單元；Fe-Al-Ni-Co系在系在20世紀(jì)世紀(jì)70年代幾乎成了永磁材料年代幾乎成了永磁材料的代名詞，為金屬永磁材料中最主要，應(yīng)用的代名詞，為金屬永磁材料中最主要，應(yīng)用最廣泛的一類。最廣泛的一類。Page 39Page 405.3.2析出硬化型磁鋼析出硬化型磁鋼P(yáng)age 415.3.2 析出硬化型磁鋼析出硬化型磁鋼AlNiCo磁鋼：主要成分為磁鋼：主要成分為Fe、Ni、Al，再加入，再加入Co、Cu或或Mo、Ti等適當(dāng)熱處理等適當(dāng)熱處理各向同性的永磁合金，經(jīng)磁場熱處理或定各向同性的永磁合金，經(jīng)磁場熱處理或定向結(jié)晶處理向結(jié)晶處理各向異性永磁合金各向異性永磁合金相變過程相

24、變過程鐵磁性相鐵磁性相 非磁性相非磁性相可以通過控制冷卻速度來實(shí)現(xiàn)可以通過控制冷卻速度來實(shí)現(xiàn)1+2析出或分解過程析出或分解過程的控制，而獲得最佳永磁特性的冷卻速度稱為的控制，而獲得最佳永磁特性的冷卻速度稱為臨界冷卻臨界冷卻速度速度Page 425.3.2 析出硬化型磁鋼析出硬化型磁鋼鐵磁性相，以單疇微粒子的形式析出，產(chǎn)生形狀鐵磁性相，以單疇微粒子的形式析出，產(chǎn)生形狀各向異性高各向異性高HCPage 435.3.2 析出硬化型磁鋼析出硬化型磁鋼各向異性鋁鎳鈷永磁體的制備工藝如下：各向異性鋁鎳鈷永磁體的制備工藝如下：主要包括配料、熔煉、固溶化處理、熱處理等主要包括配料、熔煉、固溶化處理、熱處理等P

25、age 445.3.2 析出硬化型磁鋼析出硬化型磁鋼AlNiCo5的成份為的成份為14.5%Ni, 8%Al, 24%Co, 3%Cu, 余余Fe at%AlNiCo8的成份為的成份為14-15%Ni, 7-8Al%, 34%Co, 3% Cu , 5% Ti, 余余Fe at% Page 455.3.3 時(shí)效硬化型永磁合金時(shí)效硬化型永磁合金通過淬火、塑性變形和時(shí)效硬化的工藝獲得高通過淬火、塑性變形和時(shí)效硬化的工藝獲得高HC。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械性能較好優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械性能較好分類：分類：（1） 鐵基合金鐵基合金 包括包括CoMo、FeWCo、FeMoCo合金合金 缺點(diǎn)：磁能積較低；用途：電話接收機(jī)缺點(diǎn)：磁能

26、積較低；用途：電話接收機(jī)（2）FeMnTi 特點(diǎn)：磁性能相當(dāng)于低特點(diǎn)：磁性能相當(dāng)于低Co鋼，但不需要戰(zhàn)鋼，但不需要戰(zhàn) 略資源略資源Co 應(yīng)用：指南針、儀表零件應(yīng)用：指南針、儀表零件Page 465.3.3 時(shí)效硬化型永磁合金時(shí)效硬化型永磁合金FeCoV合金合金 特點(diǎn)：時(shí)效硬化永磁合金中性能較高的一種特點(diǎn)：時(shí)效硬化永磁合金中性能較高的一種 應(yīng)用：微型電機(jī)、錄音機(jī)磁性零件應(yīng)用：微型電機(jī)、錄音機(jī)磁性零件（3）銅基合金銅基合金 種類：種類：CuNiFe、CuNiCo兩種兩種 應(yīng)用：測速儀和轉(zhuǎn)速計(jì)應(yīng)用：測速儀和轉(zhuǎn)速計(jì)Page 475.3.3 時(shí)效硬化型永磁合金時(shí)效硬化型永磁合金（4）Fe-Cr-Co系永

27、磁系永磁合金合金 特點(diǎn)：主要應(yīng)用的另一類金屬硬磁合金。特點(diǎn)：主要應(yīng)用的另一類金屬硬磁合金。磁性能相當(dāng)于中等性能的磁性能相當(dāng)于中等性能的A1NiCo永磁合金，但永磁合金，但可進(jìn)行變形加工，機(jī)械加工，制成管材、片材可進(jìn)行變形加工，機(jī)械加工，制成管材、片材或線材等。或線材等。 應(yīng)用：應(yīng)用：揚(yáng)聲器、電度表、轉(zhuǎn)速表、陀螺儀揚(yáng)聲器、電度表、轉(zhuǎn)速表、陀螺儀、空、空氣濾波器氣濾波器、磁顯示器磁顯示器Page 485.3.4 有序硬化型永磁合金有序硬化型永磁合金種類：種類：AgMnAl、CoPt、FePt、MnAl、MnAlC合金合金特點(diǎn)：特點(diǎn)：高溫下處于無序狀態(tài)，經(jīng)適當(dāng)?shù)拇慊鸷突鼗鸷螅邷叵绿幱跓o序狀態(tài)，經(jīng)適

28、當(dāng)?shù)拇慊鸷突鼗鸷?，由無序相中析出彌散分布的有序相，提高由無序相中析出彌散分布的有序相，提高HC。應(yīng)用：應(yīng)用：磁性彈簧、小型儀表元件、小型磁力馬達(dá)磁性彈簧、小型儀表元件、小型磁力馬達(dá)FePt合金：合金：耐腐蝕性耐腐蝕性Page 49第四節(jié)第四節(jié)鐵氧體永磁材料鐵氧體永磁材料Page 50主要為主要為六角晶系的磁鉛石型鐵氧體六角晶系的磁鉛石型鐵氧體化學(xué)式：化學(xué)式：MO xFe2O3 M=Ba，Sr，Ca，Pb等等常用的為鋇鐵氧體常用的為鋇鐵氧體(BaO6Fe2O3) 、鍶鐵氧體、鍶鐵氧體(SrO6Fe2O3)和鉛鐵氧體和鉛鐵氧體(PbO6Fe2O3)。5.4.1 鐵氧體永磁材料基本結(jié)構(gòu)鐵氧體永磁材料

29、基本結(jié)構(gòu)Page 515.4.1 鐵氧體永磁材料基本結(jié)構(gòu)鐵氧體永磁材料基本結(jié)構(gòu)M型鋇鐵氧體型鋇鐵氧體BaFe12O19 (BaM)Ca、Sr、Pb的離子半徑的離子半徑與與Ba的離子半徑大致相的離子半徑大致相同。它們可以互相替代同。它們可以互相替代而形成不同的永磁鐵氧而形成不同的永磁鐵氧體。體。這種類型的鐵氧體的磁這種類型的鐵氧體的磁晶各向異性大，因此矯晶各向異性大，因此矯頑力大。頑力大。Page 525.4.2 鐵氧體永磁材料制備工藝鐵氧體永磁材料制備工藝 1原料對磁性能的影響原料對磁性能的影響 鐵氧體是由鐵氧體是由Fe2O3和和Ba、Sr、Pb等氧化物或加熱等氧化物或加熱易分解形成氧化物的鹽

30、類易分解形成氧化物的鹽類,混合燒結(jié)時(shí)固相反應(yīng)混合燒結(jié)時(shí)固相反應(yīng)而形成的。其中而形成的。其中BaO不穩(wěn)定，因此用不穩(wěn)定，因此用BaCO3代替代替BaO。 BaCO3在在900-1000分解成分解成BaO和和CO2，分解出來，分解出來的的BaO活性較好，有利于化學(xué)反應(yīng)?；钚暂^好，有利于化學(xué)反應(yīng)。 Page 535.4.2 鐵氧體永磁材料制備工藝鐵氧體永磁材料制備工藝 鐵氧體原材料主要是：鐵氧體原材料主要是：Fe2O3用鐵鱗（未充分氧用鐵鱗（未充分氧化的化的Fe3O4）和鐵紅（）和鐵紅（Fe2O3）；）；Ba及及Sr用碳酸用碳酸鹽。鹽。 原料配比為：原料配比為：BaO與與Fe2O3分子比一般在分子比

31、一般在1：5至至1：5.7。 純的純的BaO 6Fe2O3矯頑力很低。矯頑力很低。為了提高矯頑力，為了提高矯頑力，應(yīng)適當(dāng)提高應(yīng)適當(dāng)提高Ba含量和加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為含量和加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%5%的的添加劑。添加劑。Page 545.4.2 鐵氧體永磁材料制備工藝鐵氧體永磁材料制備工藝鋇鐵氧體的添加劑鋇鐵氧體的添加劑有有Bi2O3、SiO2、CaSiO3、B2O3、BaSiO3、KCl等。等。 鍶鐵氧體的添加劑鍶鐵氧體的添加劑主要有主要有SiO2、 Al2O3、CaO、SrCl2等。等。 這些添加劑起到助熔使用，可使鐵氧體在較低這些添加劑起到助熔使用，可使鐵氧體在較低溫度燒成，具有高密度，而且溫度燒成，

32、具有高密度，而且能防止晶粒的長能防止晶粒的長大大, 因此因此Br和和Hc都較高。都較高。 Page 555.4.2 鐵氧體永磁材料制備工藝鐵氧體永磁材料制備工藝 2燒結(jié)溫度對磁性能的影響燒結(jié)溫度對磁性能的影響 鐵氧體的密度大小影響鐵氧體的密度大小影響B(tài)r，提高密度可使提高密度可使Br增加增加。一般情況下，不能靠提高燒結(jié)溫度來獲得高密度，一般情況下，不能靠提高燒結(jié)溫度來獲得高密度，因?yàn)闊Y(jié)溫度提高，使晶粒長大，粒子尺寸超過因?yàn)闊Y(jié)溫度提高，使晶粒長大，粒子尺寸超過單疇臨界直徑時(shí)，則形成疇壁，使單疇臨界直徑時(shí)，則形成疇壁，使Hc下降。下降。 為提高密度而不降低為提高密度而不降低Hc，采用預(yù)燒再球磨

33、工藝。，采用預(yù)燒再球磨工藝。 Page 565.4.2 鐵氧體永磁材料制備工藝鐵氧體永磁材料制備工藝 預(yù)燒工藝預(yù)燒工藝：將已磨好的粉料壓成餅塊或造粒后，：將已磨好的粉料壓成餅塊或造粒后，在在1300左右高溫下燒結(jié)數(shù)小時(shí)。由于溫度高時(shí)間左右高溫下燒結(jié)數(shù)小時(shí)。由于溫度高時(shí)間長，這些長，這些原料已化合成較完全的鐵氧體原料已化合成較完全的鐵氧體。 一般預(yù)燒后的料稱為鐵氧體一次料。一次料晶一般預(yù)燒后的料稱為鐵氧體一次料。一次料晶粒已長得很大。粒已長得很大。為使晶粒小，保證微粒直徑小為使晶粒小，保證微粒直徑小于單疇尺寸，保證得到大的于單疇尺寸，保證得到大的HC，必須把預(yù)燒后，必須把預(yù)燒后的餅塊或小球粒進(jìn)行

34、破碎、再球磨成直徑小的的餅塊或小球粒進(jìn)行破碎、再球磨成直徑小的粉末。粉末。 把這些粉末壓成型再燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)化學(xué)反應(yīng)完全，把這些粉末壓成型再燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)化學(xué)反應(yīng)完全，且晶粒均勻，可獲得永磁性能較好的永磁鐵氧且晶粒均勻，可獲得永磁性能較好的永磁鐵氧體。體。 Page 57 3磁場成型磁場成型 為了讓單疇粒子定向排列制造各向異性鐵氧為了讓單疇粒子定向排列制造各向異性鐵氧體，應(yīng)采用磁場成型。體，應(yīng)采用磁場成型。 磁場成型是在壓制成型時(shí)施加磁場，使微粉磁場成型是在壓制成型時(shí)施加磁場，使微粉顆粒的易磁化軸沿磁場方向排列，形成各向異顆粒的易磁化軸沿磁場方向排列，形成各向異性。性。 施加磁場強(qiáng)度越大，取向度越

35、高，磁體的磁施加磁場強(qiáng)度越大，取向度越高，磁體的磁性越好。性越好。5.4.2 鐵氧體永磁材料制備工藝鐵氧體永磁材料制備工藝Page 585.4.2 鐵氧體永磁材料制備工藝鐵氧體永磁材料制備工藝成分成分Bs, TBs, THc,Hc,kA. mkA. m-1-1(B H)max,(B H)max, kJ. m kJ. m-3-3Y30Y300.380.380.420.4216016021621626.326.329.529.5Y35Y350.400.400.440.4417617622422430.330.333.433.4Y15HY15H0.310.3123223224824817.517.5

36、Y20HY20H0.340.3424824826426421.521.5Y25BHY25BH0.360.360.390.3917617621621623.923.927.127.1Y30BHY30BH0.380.380.400.4022422424024027.127.130.330.3我國永磁鐵氧體牌號和性能我國永磁鐵氧體牌號和性能Page 59缺點(diǎn)：綜合磁性能較低缺點(diǎn)：綜合磁性能較低優(yōu)點(diǎn)：性價(jià)比高；工藝簡便成熟；抗退磁性能優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：性價(jià)比高；工藝簡便成熟；抗退磁性能優(yōu)良；不存在氧化問題。良；不存在氧化問題。目前約占永磁材料總產(chǎn)值的目前約占永磁材料總產(chǎn)值的40。5.4.3 鐵氧體永磁材料性能鐵

37、氧體永磁材料性能應(yīng)用領(lǐng)域：電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域：電機(jī)(50%)，電聲，電聲(20)，測量與控，測量與控制器件制器件(20%)，其余，其余(10)。Page 60上節(jié)內(nèi)容提要上節(jié)內(nèi)容提要永磁材料：永磁材料：被外加磁場磁化以后，除去外磁場，被外加磁場磁化以后，除去外磁場，仍能保留較強(qiáng)磁性的一類材料。仍能保留較強(qiáng)磁性的一類材料。1、剩磁、剩磁Br（表觀剩磁）（表觀剩磁）2、矯頑力、矯頑力HC，磁導(dǎo)系數(shù)磁導(dǎo)系數(shù)NHBPdd110指標(biāo)參數(shù)指標(biāo)參數(shù)Page 61上節(jié)內(nèi)容提要上節(jié)內(nèi)容提要3、最大磁能積、最大磁能積(BH)max，4、穩(wěn)定性、穩(wěn)定性可根據(jù)可根據(jù)(BH)max確定確定各種永磁體的最佳形各種永磁體的最佳形

38、狀狀變化率：變化率：%100ZZCdrHBBZ或,Page 62上節(jié)內(nèi)容提要上節(jié)內(nèi)容提要提高永磁體性能的途徑提高永磁體性能的途徑1、提高剩磁、提高剩磁提高提高M(jìn)S (MS由成分決定）由成分決定）對于成分給定的永磁材料，提高對于成分給定的永磁材料，提高Br/Bs的比值的比值n定向結(jié)晶定向結(jié)晶 n磁場熱處理磁場熱處理 n磁場成型磁場成型 n磁疇定向磁疇定向Page 63上節(jié)內(nèi)容提要上節(jié)內(nèi)容提要2、提高矯頑力、提高矯頑力若材料若材料MS較高，最好通過第二項(xiàng)來提高較高，最好通過第二項(xiàng)來提高HC 方法：增加顆粒細(xì)長比方法：增加顆粒細(xì)長比 （N N ）增加）增加若若K1， S高，應(yīng)主要考慮第高，應(yīng)主要考慮

39、第1、3項(xiàng)項(xiàng)適當(dāng)增大非磁性摻雜含量并控制其形狀適當(dāng)增大非磁性摻雜含量并控制其形狀(最好最好 是是片狀摻雜片狀摻雜)和彌散度和彌散度(使摻雜尺寸和疇壁寬度相近使摻雜尺寸和疇壁寬度相近)Page 64上節(jié)內(nèi)容提要上節(jié)內(nèi)容提要金屬永磁材料金屬永磁材料淬火硬化型磁鋼：淬火硬化型磁鋼：碳鋼、鎢鋼、鉻鋼、鈷鋼和碳鋼、鎢鋼、鉻鋼、鈷鋼和鋁鋼等鋁鋼等AlNiCo磁鋼：主要成分為磁鋼：主要成分為Fe、Ni、Al，再加入，再加入Co、Cu或或Mo、Ti等適當(dāng)熱處理等適當(dāng)熱處理各向同性的永各向同性的永磁合金，經(jīng)磁場熱處理或定向結(jié)晶處理磁合金，經(jīng)磁場熱處理或定向結(jié)晶處理各向異各向異性永磁合金性永磁合金析出硬化型磁鋼：

40、析出硬化型磁鋼：Page 65第五節(jié)第五節(jié)稀土永磁材料稀土永磁材料Page 665.5.1 稀土永磁材料概述稀土永磁材料概述稀土永磁材料由稀土元素稀土永磁材料由稀土元素RE與過渡金屬與過渡金屬TM（Fe，Co等）形成等）形成RE：15個(gè)，個(gè)，La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu常把第常把第III副族元素鈧副族元素鈧(Sc)和釔和釔(Y)也列入稀土元素也列入稀土元素之中。之中。Page 675.5.1 稀土永磁材料概述稀土永磁材料概述問題：問題：純稀土合金居里溫度低。純稀土合金居里溫度低。Fe、Co、Ni室溫下室溫下有很強(qiáng)的鐵磁性，居里溫度高。

41、有很強(qiáng)的鐵磁性，居里溫度高。設(shè)想：稀土元素設(shè)想：稀土元素Fe、Co、Ni等等 合金合金 TC高？高？純稀土合金的優(yōu)勢：純稀土合金的優(yōu)勢：原子磁矩大；原子磁矩大；K1、 s大；結(jié)大；結(jié)構(gòu)為六角晶系和四方晶系，具強(qiáng)烈的單軸各向異構(gòu)為六角晶系和四方晶系，具強(qiáng)烈的單軸各向異性。性。Page 685.5.1 稀土永磁材料概述稀土永磁材料概述第一代稀土永磁材料第一代稀土永磁材料 60年代開發(fā)，年代開發(fā)，SmCo5第二代稀土永磁材料第二代稀土永磁材料 70年代開發(fā)，年代開發(fā)，Sm2Co17 優(yōu)點(diǎn)：永磁性能好，優(yōu)點(diǎn)：永磁性能好，(BH)max大大 缺點(diǎn)：原材料供應(yīng)和價(jià)格問題（缺點(diǎn)：原材料供應(yīng)和價(jià)格問題（Co，

42、 Sm儲量少）儲量少）第 三 代 稀 土 永 磁 材 料第 三 代 稀 土 永 磁 材 料 1 9 8 3 年 開 發(fā) ，年 開 發(fā) ，Nd2Fe14B(四方四方) 特點(diǎn)特點(diǎn)：1、磁性能高，、磁性能高，2、價(jià)格屬中下水、價(jià)格屬中下水 平，平，3、力學(xué)性能好，、力學(xué)性能好，4、TC低，低， 溫度穩(wěn)定性差，化學(xué)穩(wěn)定性欠佳溫度穩(wěn)定性差，化學(xué)穩(wěn)定性欠佳Page 695.5.1 稀土永磁材料概述稀土永磁材料概述Page 705.5.1 稀土永磁材料概述稀土永磁材料概述Page 715.5.1 稀土永磁材料概述稀土永磁材料概述Page 725.5.1 稀土永磁材料概述稀土永磁材料概述Page 735.5.

43、2 第一代第一代SmCo5這類稀土永磁中最先出現(xiàn)的是這類稀土永磁中最先出現(xiàn)的是SmCo5，其永磁性能，其永磁性能優(yōu)良，但由于其中含稀缺、昂貴的優(yōu)良，但由于其中含稀缺、昂貴的Sm和和Co，造，造成成SmCo5價(jià)格較高，故而人們努力用儲量較多的價(jià)格較高，故而人們努力用儲量較多的富稀土元素取代富稀土元素取代Sm，用，用Cu、Fe等取代等取代Co，因此，因此又相繼發(fā)展了又相繼發(fā)展了PrCo5、(SmPr)Co5以及以及Ce(Co、Cu、Fe)5等永磁材料等永磁材料 Page 745.5.2 第一代第一代SmCo5特點(diǎn)特點(diǎn)：a、成分對成分對永永磁性能影響磁性能影響大，大，若若按化學(xué)計(jì)量按化學(xué)計(jì)量比比配不

44、可能獲配不可能獲得優(yōu)異的磁性能得優(yōu)異的磁性能，Sm含含量量為過計(jì)量時(shí)，才為過計(jì)量時(shí)，才可可能獲得優(yōu)能獲得優(yōu)異的磁性能。異的磁性能。b、只有、只有Sm含含量量為過計(jì)量時(shí)，為過計(jì)量時(shí)，才才可可能獲得能獲得致密的致密的SmCo5合合金。金。c、室溫、室溫HC隨回火溫度變化。隨回火溫度變化。Page 755.5.2 第一代第一代SmCoSmCo5 5Sm-Co之間可形成七種金屬間化合物之間可形成七種金屬間化合物(Sm2Co17 、 SmCo5 、 Sm2Co7 、 SmCo3 、 SmCo2 、 Sm4Co9 )；Page 765.5.2 第一代第一代SmCoSmCo5 5RCo5型稀土永磁材料屬六角

45、晶系型稀土永磁材料屬六角晶系 ，由，由Co原子層和原子層和Co、R混合原子層相間重疊而成，其混合原子層相間重疊而成，其C軸為易磁化軸為易磁化軸；軸；Page 775.5.2 第一代第一代SmCoSmCo5 5在在RCo5型中，型中，SmCo5具有最高的磁晶各向異性常具有最高的磁晶各向異性常數(shù)數(shù)，K(15-19)103 kJm-3，HA=31840kAm-1,Tc=740，Ms=890kAm-1 SmCo5永磁性能：永磁性能：Br=1.07T，BHc=851.7kAm-1、MHc=1273.6kAm-1，(BH)max=227.6kJm-3可在可在-50-150范圍內(nèi)工作范圍內(nèi)工作 Page 7

46、85.5.2 第一代第一代SmCoSmCo5 5 矯頑力理論矯頑力理論nSmCo5單疇臨界尺寸為單疇臨界尺寸為d0=0.31.6m,而實(shí)際獲而實(shí)際獲得最高矯頑力的顆粒尺寸得最高矯頑力的顆粒尺寸D=520m。晶界、。晶界、晶體缺陷和第二相對疇壁的釘扎效應(yīng)由反磁化晶體缺陷和第二相對疇壁的釘扎效應(yīng)由反磁化疇的形核與長大的臨界場疇的形核與長大的臨界場Hs決定。決定。認(rèn)為是由于認(rèn)為是由于第二相第二相(如沉淀相如沉淀相Sm2Co7)成為反磁化成為反磁化核核，故而材料的，故而材料的MHc由反磁化疇的形核與長大由反磁化疇的形核與長大的臨界場決定，計(jì)算得知沉淀相的形核場的臨界場決定，計(jì)算得知沉淀相的形核場Hn大

47、大約為約為796km-1，這與實(shí)驗(yàn)值吻合很好，由此看，這與實(shí)驗(yàn)值吻合很好，由此看來，反磁化核主要在沉淀相的相界面形成。來，反磁化核主要在沉淀相的相界面形成。Page 79 粉末冶金法：粉末冶金法： 配料配料熔煉熔煉磨粉磨粉磁場成型磁場成型燒結(jié)燒結(jié)熱處理熱處理磨加工磨加工檢驗(yàn)檢驗(yàn)注意的問題：注意的問題： 由于稀土元素容易揮發(fā)和氧化，在配方時(shí)應(yīng)補(bǔ)由于稀土元素容易揮發(fā)和氧化，在配方時(shí)應(yīng)補(bǔ)足可能發(fā)生的損足可能發(fā)生的損 失量，以免成份偏析；失量，以免成份偏析； 制粉應(yīng)在介質(zhì)制粉應(yīng)在介質(zhì)(如甲苯、航空汽油等如甲苯、航空汽油等)保護(hù)下進(jìn)保護(hù)下進(jìn)行振動(dòng)球磨；行振動(dòng)球磨； 燒結(jié)中應(yīng)添加適量的液相合金燒結(jié)中應(yīng)添加

48、適量的液相合金(60wt%Sm+ 40wt%Co)并注意控制燒結(jié)溫度和降溫模式。并注意控制燒結(jié)溫度和降溫模式。5.5.2 第一代第一代SmCoSmCo5 5Page 80燒結(jié)溫度（C）11201130114011501160Br(T)0.7900.7950.8200.9100.905BHc(kAm-1)597.0620.8624.9684.6581.0(BH)max(kJm-3)120.2124.9129.7159.2143.35.5.2 第一代第一代SmCoSmCo5 5Page 81上節(jié)內(nèi)容提要上節(jié)內(nèi)容提要鐵氧體永磁材料鐵氧體永磁材料主要為主要為六角晶系的磁鉛石型鐵氧體六角晶系的磁鉛石型鐵

49、氧體化學(xué)式：化學(xué)式：MO xFe2O3 ，常用的為鋇鐵氧體常用的為鋇鐵氧體(BaO6Fe2O3) 、鍶鐵氧體、鍶鐵氧體(SrO6Fe2O3)和鉛鐵氧和鉛鐵氧體體(PbO6Fe2O3)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：綜合磁性能不如稀土永磁綜合磁性能不如稀土永磁優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：性價(jià)比高；工藝簡便成熟；抗退磁性能優(yōu)性價(jià)比高；工藝簡便成熟；抗退磁性能優(yōu)良；不存在氧化問題。良；不存在氧化問題。Page 82Fe、Co、Ni室溫下有很強(qiáng)的鐵磁性，居里溫度高。室溫下有很強(qiáng)的鐵磁性，居里溫度高。稀土元素稀土元素Fe、Co、Ni等等 合金合金 稀土永磁材料稀土永磁材料純稀土合金的優(yōu)勢：純稀土合金的優(yōu)勢：原子磁矩大；原子磁矩大；K1、

50、 s大；結(jié)大；結(jié)構(gòu)為六角晶系和四方晶系，具強(qiáng)烈的單軸各向異構(gòu)為六角晶系和四方晶系，具強(qiáng)烈的單軸各向異性，但是居里溫度低。性，但是居里溫度低。上節(jié)內(nèi)容提要上節(jié)內(nèi)容提要Page 83上節(jié)內(nèi)容提要上節(jié)內(nèi)容提要稀土永磁材料稀土永磁材料第一代稀土永磁材料，第一代稀土永磁材料，SmCo5SmCo5具有最高的磁晶各向異性常數(shù)具有最高的磁晶各向異性常數(shù)，K(15-19)103kJm-3，Br=1.07T，BHc=851.7kAm-1、MHc=1273.6kAm-1，(BH)max=227.6kJm-3，可在，可在-50-150范圍內(nèi)工作范圍內(nèi)工作 Page 845.5.3 第二代第二代Sm2Co17 R2TM

51、17多數(shù)屬于菱方晶系多數(shù)屬于菱方晶系Page 855.5.3 第二代第二代SmSm2 2CoCo1717 Sm2Co17是稀土永磁合金中磁穩(wěn)定性最好的一種，是稀土永磁合金中磁穩(wěn)定性最好的一種，居里溫度很高，居里溫度很高，Tc=926，對于高溫下的應(yīng)用具，對于高溫下的應(yīng)用具有重要的意義。有重要的意義。 Page 865.5.3 第二代第二代SmSm2 2CoCo1717 以以Sm-Co-Cu三元系為基礎(chǔ)發(fā)展起來的三元系為基礎(chǔ)發(fā)展起來的2：17型型稀土永磁，是時(shí)效硬化型材料，其中，稀土永磁，是時(shí)效硬化型材料，其中，Sm-Co-Cu-Fe-M系系2 ： 17型型 永磁，代表第二代稀土永磁，永磁，代表

52、第二代稀土永磁，已在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。其中已在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。其中Sm2（Co、Cu、Fe、Zr）17合金的磁性能最好，并已商品化。合金的磁性能最好，并已商品化。Page 875.5.3 第二代第二代SmSm2 2CoCo1717Page 885.5.3 第二代第二代SmSm2 2CoCo1717n這種合金的成分可表達(dá)為：這種合金的成分可表達(dá)為： Sm（Coz-u-v-wCuuFevMw） 其中：其中：z=7.08.3，W=0.010.03，u=0.050.08，v=0.150.30，M=Zr、Hf、Ti、Ni等金屬原子。等金屬原子。Sm2(Co、Cu、Fe、Zr)17合金磁性能最好，合

53、金磁性能最好，Br0.9-1.197T、BHc493.5-796kAm-1、MHc 525.3-2388kAm-1、(BH)max 175.1-251.5kJm-3, Tc 840-870，Br=-0.002%-1，可在，可在-60-350范圍工作范圍工作缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是Sm和和Co的含量仍然較高，并且工藝復(fù)雜。的含量仍然較高，并且工藝復(fù)雜。 Page 895.5.3 第二代第二代SmSm2 2CoCo1717Page 905.5.3 第二代第二代SmSm2 2CoCo1717Sm2（Co、Cu、Fe、Zr）17永磁合金的熱處理永磁合金的熱處理11901220/燒結(jié)燒結(jié)12h11301175/固溶

54、處理固溶處理0.52h后快冷后快冷1.750850/等溫時(shí)效等溫時(shí)效0.510h分級時(shí)效或控速冷卻分級時(shí)效或控速冷卻Page 91熱處理工藝12345830C0.5hr1+700C0.5hr2+600C1hr3+500C2hr4+400C10hrBr(T)1.181.171.161.151.15BHc(kAm-1)222.8342.3382.0413.9429.8(BH)max(kJm-3)159.9191.0206.9214.9222.825.5Sm-50Co-8Cu-15Fe-1.5Zr合金磁性能隨合金磁性能隨時(shí)效處理的變化時(shí)效處理的變化 5.5.3 第二代第二代SmSm2 2CoCo17

55、17Page 925.5.4 Nd-Fe-B系稀土永磁系稀土永磁第三代鐵基稀土永磁，不含戰(zhàn)略物質(zhì)第三代鐵基稀土永磁，不含戰(zhàn)略物質(zhì)Co和和Ni；自自1983年開發(fā)以來，已由年開發(fā)以來，已由R-Fe-B三元系發(fā)展到三元系發(fā)展到（Nd、HR）-FeM1M2-B七元系合金；七元系合金；生產(chǎn)工藝多種多樣，如燒結(jié)法、熔體快淬法、粘結(jié)生產(chǎn)工藝多種多樣，如燒結(jié)法、熔體快淬法、粘結(jié)法、機(jī)械合金化法等。法、機(jī)械合金化法等。它能吸起相當(dāng)于自重它能吸起相當(dāng)于自重640倍的重物，而鐵氧體只能倍的重物，而鐵氧體只能吸起自重的吸起自重的120倍；倍；居里溫度不高，穩(wěn)定性差。居里溫度不高，穩(wěn)定性差。Page 935.5.4

56、Nd-Fe-B系稀土永磁系稀土永磁 從制造方法上來說，從制造方法上來說，Nd-Fe-B系永磁材料主要包括：系永磁材料主要包括：燒結(jié)永磁燒結(jié)永磁和和粘結(jié)永磁粘結(jié)永磁 Page 945.5.4 Nd-Fe-B系稀土永磁系稀土永磁磁粉粒度、粘結(jié)劑的添加量、成形壓力和固化磁粉粒度、粘結(jié)劑的添加量、成形壓力和固化溫度等都是影響磁體最終性能的重要因素。溫度等都是影響磁體最終性能的重要因素。 粘結(jié)粘結(jié)Nd-Fe-B永磁體可一次成型，具有尺寸精永磁體可一次成型，具有尺寸精度高，不變形，無需二次加工；便于大批量自動(dòng)度高，不變形，無需二次加工；便于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)；磁性能一致、機(jī)械強(qiáng)度高，密度小，耐化生產(chǎn)；磁性能

57、一致、機(jī)械強(qiáng)度高，密度小，耐腐蝕等；腐蝕等；廣泛應(yīng)用于辦公自動(dòng)化、儀器儀表、計(jì)算機(jī)、廣泛應(yīng)用于辦公自動(dòng)化、儀器儀表、計(jì)算機(jī)、通訊、汽車等領(lǐng)域。通訊、汽車等領(lǐng)域。Page 955.5.4 Nd-Fe-B系稀土永磁系稀土永磁Page 965.5.4 Nd-Fe-B系稀土永磁系稀土永磁燒結(jié)燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的生產(chǎn)技術(shù)與性能已基本永磁材料的生產(chǎn)技術(shù)與性能已基本趨于完善，磁能積的實(shí)驗(yàn)值己達(dá)到理論值的趨于完善，磁能積的實(shí)驗(yàn)值己達(dá)到理論值的80%以以上。上。燒結(jié)燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料已經(jīng)在汽車、計(jì)算機(jī)、通永磁材料已經(jīng)在汽車、計(jì)算機(jī)、通訊、醫(yī)療、儀器儀表、家用電器等領(lǐng)域中得到廣泛訊、醫(yī)療、儀器儀表

58、、家用電器等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)自動(dòng)化和信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，欽應(yīng)用。隨著工業(yè)自動(dòng)化和信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，欽鐵硼永磁材料在計(jì)算機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化、通訊、交通、鐵硼永磁材料在計(jì)算機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化、通訊、交通、醫(yī)療、航空航天等的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。醫(yī)療、航空航天等的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在高新技術(shù)領(lǐng)域，對高性能欽鐵硼磁體的需求在高新技術(shù)領(lǐng)域，對高性能欽鐵硼磁體的需求日益增長，用它制成的器件日益增長，用它制成的器件具有性能優(yōu)異、重量輕、具有性能優(yōu)異、重量輕、體積小、能量大、節(jié)能、增效體積小、能量大、節(jié)能、增效等一系列優(yōu)點(diǎn)。等一系列優(yōu)點(diǎn)。Page 975.5.4.1 Nd-Fe-B成分和結(jié)構(gòu)成分和結(jié)構(gòu)Nd1

59、1.76+xFe82.35-x-yB5.88+y,大約為大約為Nd15Fe77B8，以，以Nd2Fe14B化合物為基，并富化合物為基，并富B和富和富Nd。Page 985.5.4.1 Nd-Fe-B成分和結(jié)構(gòu)成分和結(jié)構(gòu)Page 995.5.4.2 粘結(jié)粘結(jié)Nd-Fe-B磁體制備磁體制備磁粉的制備磁粉的制備a、熔體快淬法、熔體快淬法真空感應(yīng)真空感應(yīng)爐爐熔煉母合金熔煉母合金 惰性惰性氣體保護(hù)氣體保護(hù) 熔化熔化的的母合金在氬氣壓力下經(jīng)石英管噴出母合金在氬氣壓力下經(jīng)石英管噴出 噴射到噴射到 高高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上快速速旋轉(zhuǎn)的銅輥上快速冷卻冷卻凝固凝固 將得到的薄帶將得到的薄帶粉末化后得磁粉粉末化后得磁粉P

60、age 100單輥快淬步驟：單輥快淬步驟： 感應(yīng)線圈將坩堝內(nèi)感應(yīng)線圈將坩堝內(nèi)NdFeB母合金加母合金加熱熔化成熔體熱熔化成熔體通過氣閥調(diào)節(jié)窄縫氬氣通過氣閥調(diào)節(jié)窄縫氬氣壓力將熔體從坩堝下端壓力將熔體從坩堝下端的窄縫直接噴射到高速的窄縫直接噴射到高速旋轉(zhuǎn)的紫銅輥表面旋轉(zhuǎn)的紫銅輥表面熔體被冷卻并隨銅輥的熔體被冷卻并隨銅輥的旋轉(zhuǎn)被甩出，成帶狀旋轉(zhuǎn)被甩出，成帶狀紫銅輥的作用：紫銅輥的作用：其內(nèi)部通冷卻水冷卻，可將噴射其內(nèi)部通冷卻水冷卻，可將噴射到其表面的合金液以到其表面的合金液以105106/s的速度的速度 冷卻并冷卻并甩出甩出5.5.4.2 粘結(jié)粘結(jié)Nd-Fe-B磁體制備磁體制備Page 1015.5