2磁性材料第二組

1、硬磁性材料 組員及分工基本介紹：韓澤眾、夏明明基本介紹：韓澤眾、夏明明特性及分類：張尚杰、楊奕聰特性及分類：張尚杰、楊奕聰?shù)湫屠樱豪罱▽挕埳薪艿湫屠樱豪罱▽?、張尚杰?dāng)前應(yīng)用：肖麗翔、陳翔當(dāng)前應(yīng)用：肖麗翔、陳翔發(fā)展前景：時佳、張悅發(fā)展前景：時佳、張悅主講：張婷主講：張婷PPT制作：夏明明、韓澤眾制作：夏明明、韓澤眾目錄contents 1 2 3 4 基本介紹基本介紹 特性及分類特性及分類典型例子典型例子 5發(fā)展前景發(fā)展前景 當(dāng)前應(yīng)用當(dāng)前應(yīng)用 基本基本介紹介紹硬磁性材料（永磁體）指磁化后能長久保持磁性的材料，即在外磁場撤去以后，各磁疇的方向仍能很好地保持一致，物體具有很強(qiáng)的剩磁 常見的有高

2、碳鋼，鋁鎳鈷合金，鈦鈷合金，鋇鐵氧體等 定義：定義：基本基本介紹介紹十九世紀(jì)末，碳鋼，磁能積（十九世紀(jì)末，碳鋼，磁能積（BH）max(衡量永磁體儲存磁能密衡量永磁體儲存磁能密度的物理量度的物理量)不足不足1MGOe(兆高奧兆高奧)，而目前國外批量生產(chǎn)的，而目前國外批量生產(chǎn)的Nd-Fe-B永磁材料，磁能積已達(dá)永磁材料，磁能積已達(dá)50MGOe以上。以上。二十世紀(jì)初，人們主要使用碳鋼、鎢鋼、鉻鋼和鈷鋼作永磁材二十世紀(jì)初，人們主要使用碳鋼、鎢鋼、鉻鋼和鈷鋼作永磁材料。料。二十世紀(jì)三十年代末，二十世紀(jì)三十年代末，AlNiCo永磁材料開發(fā)成功，才使永磁材料永磁材料開發(fā)成功，才使永磁材料的大規(guī)模應(yīng)用成為可能

3、。的大規(guī)模應(yīng)用成為可能。發(fā)展歷史發(fā)展歷史基本基本介紹介紹二十世紀(jì)三十年代，鋇鐵氧體的出現(xiàn)，既降低了永磁體成本，二十世紀(jì)三十年代，鋇鐵氧體的出現(xiàn)，既降低了永磁體成本，又將永磁材料的應(yīng)用范圍拓寬到高頻領(lǐng)域。又將永磁材料的應(yīng)用范圍拓寬到高頻領(lǐng)域。二十世紀(jì)六十年代，稀土鈷永磁的出現(xiàn)，則為永磁體的應(yīng)用開二十世紀(jì)六十年代，稀土鈷永磁的出現(xiàn)，則為永磁體的應(yīng)用開辟了一個新時代。辟了一個新時代。 1967年，美國年，美國Dayton大學(xué)的大學(xué)的Strnat等，用粉末粘結(jié)法成功地制成等，用粉末粘結(jié)法成功地制成SmCo5永磁體，標(biāo)志著稀土永磁時代的到來。永磁體，標(biāo)志著稀土永磁時代的到來。迄今為止，稀土永磁已經(jīng)歷第一

4、代迄今為止，稀土永磁已經(jīng)歷第一代SmCo5，第二代沉淀硬化型，第二代沉淀硬化型Sm2Co17，發(fā)展到第三代，發(fā)展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。永磁材料。硬磁鐵氧體的制作工藝硬磁鐵氧體的制作工藝永磁鐵氧體的工藝流程永磁鐵氧體的工藝流程特性及分類 高的最大磁能積高的最大磁能積最大磁能積最大磁能積符號為符號為(BH)m是永磁材料單位體積是永磁材料單位體積 存儲和可利用的最大磁能量密度的量度；存儲和可利用的最大磁能量密度的量度； 高的矯頑高的矯頑(磁磁)力力矯頑力矯頑力符號為符號為(H)c是永磁材料抵抗磁的和非磁的干是永磁材料抵抗磁的和非磁的干擾而保持其永磁性的量度擾而保持其永磁性的量度 高的剩余磁

5、通密度高的剩余磁通密度(符號為符號為Br)和高的剩余磁化強(qiáng)和高的剩余磁化強(qiáng)度度(符號為符號為Mr)它們是具有空氣隙的永磁材料的氣隙中磁場強(qiáng)度的它們是具有空氣隙的永磁材料的氣隙中磁場強(qiáng)度的量度；量度； 高的穩(wěn)定性高的穩(wěn)定性即對外加干擾磁場和溫度、震動等環(huán)境因素變化的高穩(wěn)定即對外加干擾磁場和溫度、震動等環(huán)境因素變化的高穩(wěn)定性。性。基本特性基本特性特性及特性及分類分類稀土永磁材料：這是當(dāng)前稀土永磁材料：這是當(dāng)前最大磁能積最高最大磁能積最高的一大類永磁材料，為稀的一大類永磁材料，為稀土族元素和鐵族元素為主要成分的土族元素和鐵族元素為主要成分的金屬互化物金屬互化物(又稱金屬間化合物又稱金屬間化合物)。我

6、國研制和生產(chǎn)的釹鐵硼稀土合金永磁材料；我國研制和生產(chǎn)的釹鐵硼稀土合金永磁材料；金屬永磁材料：這是一大類發(fā)展和應(yīng)用都較早的以鐵和鐵族元素金屬永磁材料：這是一大類發(fā)展和應(yīng)用都較早的以鐵和鐵族元素(如如鎳、鈷等鎳、鈷等)為重要組元的為重要組元的合金型永磁材料合金型永磁材料，主要有，主要有鋁鎳鈷鋁鎳鈷(AlNiCo)系系和和鐵鉻鈷鐵鉻鈷(FeCrCo)系系兩大類永磁合金。鋁鎳鈷系合金永磁性能和成本屬兩大類永磁合金。鋁鎳鈷系合金永磁性能和成本屬于中等，發(fā)展較早，性能隨化學(xué)成分和制造工藝而變化的范圍較寬，于中等，發(fā)展較早，性能隨化學(xué)成分和制造工藝而變化的范圍較寬，故應(yīng)用范圍也較廣。鐵鉻鈷系永磁合金的特點(diǎn)是

7、永磁性能中等，但其故應(yīng)用范圍也較廣。鐵鉻鈷系永磁合金的特點(diǎn)是永磁性能中等，但其力學(xué)性能可進(jìn)行各種機(jī)械加工及冷或熱的塑性變形，可以制成管狀、力學(xué)性能可進(jìn)行各種機(jī)械加工及冷或熱的塑性變形，可以制成管狀、片狀或線狀永磁材料而供多種特殊應(yīng)用；片狀或線狀永磁材料而供多種特殊應(yīng)用； 分類分類特性及特性及分類分類鐵氧體永磁材料：這是以鐵氧體永磁材料：這是以Fe2O3為主要組元的復(fù)合氧化物強(qiáng)磁材料為主要組元的復(fù)合氧化物強(qiáng)磁材料(狹義狹義)和磁有序材料如反鐵磁材料和磁有序材料如反鐵磁材料(廣義廣義)。其特點(diǎn)是。其特點(diǎn)是電阻率高電阻率高，特別有，特別有利于在利于在高頻高頻和和微波微波應(yīng)用。如鋇鐵氧體應(yīng)用。如鋇鐵氧

8、體(BaFe12O19)和鍶鐵氧體和鍶鐵氧體(SrFe12O19)等都有很多應(yīng)用。等都有很多應(yīng)用。除上述除上述3類永磁材料外，還有一些制造、磁性和應(yīng)用各有特點(diǎn)的永磁類永磁材料外，還有一些制造、磁性和應(yīng)用各有特點(diǎn)的永磁材料。例如材料。例如微粉永磁材料微粉永磁材料、納米永磁材料納米永磁材料、膠塑永磁材料膠塑永磁材料(可應(yīng)用于電可應(yīng)用于電冰箱門的封閉冰箱門的封閉)、可加工永磁材料可加工永磁材料等。等。 典型典型例子例子釹鐵硼釹鐵硼釹鐵硼永磁鐵的主要原材料有稀土金屬釹（Nd）32%、金屬元素鐵（Fe）64%和非金屬元素硼（B）1%（少量添加鏑（Dy）、鋱（Tb）、鈷（Co）、鈮（Nb）、鎵（Ga）、鋁

9、（Al）、銅（Cu）等元素）。釹鐵硼三元系永磁材料是以Nd2Fe14B化合物作為基體的，其成分應(yīng)與化合物Nd2Fe14B分子式相近。但完全按Nd2Fe14B成分配比時，磁體的磁性能很低，甚至無磁。只是實(shí)際的磁體當(dāng)中釹和硼的含量比Nd2Fe14B化合物的釹和硼含量多時才能獲得較好的永磁性能。典型典型例子例子釹鐵硼的加工工藝釹鐵硼的加工工藝燒結(jié)：配料（配方）熔煉制粉壓制（成型取向）燒結(jié)及時效磁性能檢驗(yàn)機(jī)械加工表面涂層處理（電鍍）成品檢驗(yàn)粘結(jié)：原料粒度調(diào)整與粘結(jié)劑混練成型（壓縮、擠壓、注塑）燒成處理（壓縮）再加工成品檢驗(yàn)典型典型例子例子釹鐵硼的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)釹鐵硼的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 剩磁Br（Residual I

10、nduction）:從飽和狀 態(tài)去除磁場后，剩余的磁通密 度，代表了磁鐵對外所能提供 磁場強(qiáng)弱 矯頑力Hc（Coercive Force）:把磁體放 三個參量： 在一個反向外加磁場中,當(dāng)外 加 磁場增加到一定強(qiáng) 度時磁體 的磁性就會消失，把這個抵抗 外加磁場的能力稱為矯頑力， 代表了衡量抗退磁能力 磁能積Bhmax:單位體積材料所產(chǎn)生的 磁場能量，是磁鐵所能存儲能量 多少的一個物理量典型典型例子例子釹鐵硼的應(yīng)用與用途釹鐵硼的應(yīng)用與用途目前主要應(yīng)用領(lǐng)域有：永磁電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、核磁共振成像儀、磁選機(jī)、音響揚(yáng)聲器、磁懸浮系統(tǒng)、磁力傳動、磁力起重、儀器儀表、液體磁化、磁療設(shè)備等等，已成為汽車制造、通用

11、機(jī)械、石油化工、電子信息產(chǎn)業(yè)和尖端技術(shù)不可缺少的功能材料。典型典型例子例子釹鐵硼與其它永磁材料的比較釹鐵硼與其它永磁材料的比較釹鐵硼永磁材料是目前世界上磁性最強(qiáng)的永磁材料，其磁能積比廣泛應(yīng)用的鐵氧體高十倍，比第一代、第二代稀土磁體（釤鈷永磁）高約一倍，被譽(yù)為“永磁之王”。用他代替其他永磁材料，可使器件的體積和重量成倍下降。由于釹資源豐富，與釤鈷永磁相比，以鐵取代了昂貴的鈷，使產(chǎn)品物美價廉，從而獲得了極為廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前當(dāng)前應(yīng)用應(yīng)用永磁材料的用途當(dāng)前當(dāng)前應(yīng)用應(yīng)用揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器當(dāng)前當(dāng)前應(yīng)用應(yīng)用硬（永）磁直流步進(jìn)電機(jī)硬（永）磁直流步進(jìn)電機(jī) 用于變速控制系統(tǒng)用于變速控制系統(tǒng)當(dāng)前當(dāng)前應(yīng)用應(yīng)用可變形永磁合金

12、可變形永磁合金鐵鈷鉬永磁合金鐵鈷鉬永磁合金鐵鈷釩永磁合金鐵鈷釩永磁合金 鐵鉻鈷永磁合金鐵鉻鈷永磁合金 當(dāng)前當(dāng)前應(yīng)用應(yīng)用永磁材料的用途- 1機(jī)電類 稀土永磁體的出現(xiàn)，意味著電機(jī)領(lǐng)域?qū)⒁鸶锩缘淖兓＿@是因?yàn)橄⊥劣来朋w沒有激磁損耗，不發(fā)熱，用它制造的電機(jī)優(yōu)點(diǎn)很多。因稀土永磁電機(jī)沒有激磁線圈與鐵心，磁體體積較原來磁場極所占空間小，沒有損耗，不發(fā)熱，因此為得到同樣輸出功率整機(jī)的體積，重量可減小30%以上，或者同樣體積、重量，輸出功率大50%以上。 永磁電機(jī)，尤其是微電機(jī)，每年世界產(chǎn)量約幾億臺之多，主要用在汽車、辦公自動化設(shè)備和家用電器中。所使用的多為高性能的鐵氧體和稀土永磁體。 當(dāng)前當(dāng)前應(yīng)用應(yīng)用 今

13、后稀土永磁電機(jī)的最大市場之一將是汽車工業(yè)。釹鐵硼永磁材料性能優(yōu)異，用于制造電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)汽車電機(jī)“釹鐵硼化”。在汽車方面，只有用小馬達(dá)，才能降低汽車重量，增加舒適感，提高安全性，降低尾氣排放，提高汽車的整體性能，目前用量最大的是啟動電機(jī)。電機(jī)是汽車中不可缺少的部件，汽車上電機(jī)數(shù)量在逐年增加。一般汽車上有818臺，高級轎車多達(dá)4050臺，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車電機(jī)的需求是巨大的。高磁能積的稀土永磁體體積小，卻能較鐵氧體產(chǎn)生大得多的動力，因此提高了電效率。通過使用稀土磁體減少重量和尺寸，可以節(jié)約更多的燃料和增加設(shè)計的靈活性。 當(dāng)前當(dāng)前應(yīng)用應(yīng)用永磁材料的用途-2在醫(yī)療中的應(yīng)用 核磁共振成像儀中的傳

14、感器和磁場產(chǎn)生裝置。當(dāng)前當(dāng)前應(yīng)用應(yīng)用永磁材料的用途- 3磁選機(jī) 一般的磁選機(jī)有永磁式和電磁式兩種，以前，永磁式磁選機(jī)的磁體多用鐵氧體。稀土永磁出現(xiàn)后，設(shè)計并制造了各種型號和類型的永磁磁選機(jī)，尤其是在中高磁場磁選機(jī)中，必須用稀土永磁體。 當(dāng)前當(dāng)前應(yīng)用應(yīng)用永磁材料的用途-4計算機(jī)及外圍設(shè)備 在計算機(jī)中使用的稀土永磁材料稀土永磁材料最多的器件是磁盤驅(qū)動電機(jī)（VCM），另一種是數(shù)據(jù)輸出打印機(jī)電機(jī)。 當(dāng)前當(dāng)前應(yīng)用應(yīng)用永磁材料的用途-5各種儀表 使用永磁體的儀表種類很多，如磁電式儀表、計數(shù)器等。 當(dāng)前當(dāng)前應(yīng)用應(yīng)用永磁材料的用途-6揚(yáng)聲器和耳機(jī) 揚(yáng)聲器和耳機(jī)是永磁體傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。揚(yáng)聲器有外磁式和內(nèi)磁式二種，

15、稀土永磁出現(xiàn)后在同樣輸出功率與音質(zhì)下，揚(yáng)聲器被做得非常小，目前稀土永磁揚(yáng)聲器和耳機(jī)已應(yīng)用到高級隨身聽。 當(dāng)前當(dāng)前應(yīng)用應(yīng)用永磁材料的用途-7微波器件 在微波領(lǐng)域中，微波管、毫波管發(fā)生器或放大器需要穩(wěn)定磁場。稀土永磁體在此中主要起電子運(yùn)動的聚集作用。 發(fā)展發(fā)展前景前景研究方向研究方向 燒結(jié)稀土永磁體關(guān)鍵制備技術(shù)燒結(jié)稀土永磁體關(guān)鍵制備技術(shù)通過研究高性能釹鐵硼永磁材料的結(jié)構(gòu)、性能及制備技術(shù)與工藝的研究，使傳統(tǒng)磁性材料高性能化，發(fā)展稀土永磁材料產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)全工藝流程自動化，設(shè)備國產(chǎn)化。發(fā)展發(fā)展前景前景 永磁材料綜合特性研究永磁材料綜合特性研究社會經(jīng)濟(jì)生活和國防航天的迅速發(fā)展不僅要求永磁材料具

16、有優(yōu)異的磁性能，而且對材料的耐侯性和穩(wěn)定性的要求越來越苛刻。通過研究永磁材料的斷裂機(jī)制、研究成分與制備工藝對永磁材料力學(xué)特性的影響，探索提高永磁材料力學(xué)特性的途徑；研究永磁材料物理腐蝕機(jī)理，探索提高磁體耐腐蝕性的途徑，發(fā)展新型表面防護(hù)方法；研究磁體老化退磁機(jī)制，研究溫度對稀土永磁材料反磁化過程的影響規(guī)律和機(jī)制、矯頑力及其溫度依賴關(guān)系的物理機(jī)理，探索提高材料磁性質(zhì)溫度穩(wěn)定性，研究開發(fā)具有高溫度穩(wěn)定性和低剩磁溫度系數(shù)的永磁材料。發(fā)展發(fā)展前景前景新型稀土永磁材料制備技術(shù)與磁性器件的設(shè)計與制備研究新型稀土永磁材料制備技術(shù)與磁性器件的設(shè)計與制備研究過渡族金屬間化合物的成分和制備工藝對成相規(guī)律、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的影響規(guī)律，研究晶體結(jié)構(gòu)、微結(jié)構(gòu)、原子替代等對微觀磁交換作用和內(nèi)稟磁性的影響規(guī)律，闡明稀土-過渡族離子相互作用機(jī)制和磁晶各向異性的物理起源；研究納米晶永磁材料的制備工藝和合金成分，優(yōu)化其微觀結(jié)構(gòu)和永磁性能；發(fā)展新型結(jié)構(gòu)稀土永磁材料；設(shè)計和開發(fā)新型磁性功能器件，發(fā)展一次成型稀土永磁器件的制備技術(shù)發(fā)展發(fā)展前景前景儀器設(shè)備儀器設(shè)備電弧熔煉爐電弧熔煉爐發(fā)展發(fā)展前景前景快淬系統(tǒng)（甩帶機(jī)）快淬系統(tǒng)（甩帶機(jī)）發(fā)展發(fā)展前景前景Lake shore 7410 振動樣品磁強(qiáng)振動樣品磁強(qiáng)發(fā)展發(fā)展前景前景永磁材料高溫測量系統(tǒng)永磁材料高溫測