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粘结钕铁硼永磁体的应用和发展_卢冯昕

粘结钕铁硼永磁体的应用和发展_卢冯昕
粘结钕铁硼永磁体的应用和发展_卢冯昕

RARE EARTH INFORMATION

总第346期2013年

过度的节制有违于节制的初衷,而适度的节制则有助于战胜过度的放纵。

粘结钕铁硼永磁体自面世以来,由于具有尺寸精度高、形状复杂、磁性能均匀优良等综合优点在硬盘驱动器、光盘驱动器、汽车微电机、磁传感器和其它精密电机中获得了广泛的应用。随着粘结钕铁硼永磁体的制造技术不断提升,尤其是利用注射成型工艺和挤出成型工艺生产的磁体,可以具有复杂或者特殊的形状,在一些新的领域逐渐获得了重要的应用。同时,由于硬盘、光驱的体积越来越小,转速越来越高,这些趋势对传统的粘结钕铁硼永磁体也提出新的技术要求。

粘结钕铁硼磁体自面世以来由于具有尺寸精度高、磁性均匀性好、形状可塑性强、原料利用率高、易于大批量生产等优点,在信息技术、办公自动化、消费类电子、家用电器、汽车工业等领域获得了广泛的应用,是现代工业不可缺少的功能材料之一。近年来,随着全球“节能减排”和“新能源”的发展呼声,消费类电子产品、家用电器和汽车关联产品都在向“小型化、轻

量化、节能化”趋势发展,粘结钕铁硼磁体的特性正迎合了这种发展趋势,除了2009年金融危机将全球带入不景气年份以外,粘结钕铁硼磁体平均每年都以近8%的量增长。2011年国家稀土政策的重大调整,给整个稀土行业、特别是稀土永磁行业带来了历史性的利好时机,虽然部分新的应用开发因为成本原因延缓了推进计划,但随着2014年7月日立金属基本成分专利失效日的逐步逼近,未来几年对粘结钕铁硼磁体的需求量将进一步增大。

1.粘结钕铁硼永磁体的应用分类

粘结钕铁硼磁体的磁性能不及烧结钕铁硼,但因其能大批量方便

地制造多极充磁环形磁体,性能一致性和均匀性极佳的特点,以及远高于粘结铁氧体的磁性能,被广泛应用于各类微型电机和传感器系统中。粘结钕铁硼的具体用途,主要可分为数字化产品:其中的硬盘驱动器磁体(HDD)和光盘驱动器磁体(ODD)是粘结钕铁硼永磁体中最主流、应用量最大的品种;各类办公OA 产品,主要包括:打印机用传动电机、扫描仪用电机、复印机用步进电机(STP)以及激光打印机磁辊等;汽车用电机及磁传感器产品,包括EPS 助力转向传感器磁体、雨刮器电机、摇窗电机、座椅调节器电机等;其他各类工业用和家用电机,主要包括各类伺服电机、电动工具用电机、空调制冷马达等。

粘结钕铁硼永磁体的应用和发展

卢冯昕饶晓雷

李纲

表1粘结钕铁硼永磁体主要应用领域

产业聚焦

S

Domain Focu

2013年

第1期

时代是在进步,但人人却都是在重新开始。

2.我国已经成为世界粘结钕铁硼永磁体中心,产量占全球的70%

以上

中国的粘结钕铁硼产业化起步较晚,但国内企业多年来一直致力于自主研发和自主创新,目前国内自主品牌的粘结钕铁硼磁体产品性能已达到国际同行业先进水平。特别是进入21世纪后,随着全球信息产业的快速发展,中国成为世界计算机生产基地,中国市场的粘结钕铁硼磁体用途普及、用量大增,在一定程度上促进了全球粘结钕铁硼永磁体中心向中国倾斜的市场布局。2000年,日本精工爱普生株式会社将其粘结磁体事业部全部转入中国,此举大大缩短了国内粘结钕铁硼永磁体技术和国外先进制造水平的差距。同时,粘结钕铁硼磁体的专利原料供应商美国麦格昆磁公司关闭其在美国的工厂,将其事业全部迁至中国天津。而我国得天独厚的稀土资源优势加上相对较低的人工成本优势,使全球稀土永磁产业布局实现了大规模调整,目前已经形成以上海爱普生磁性器件有限公司、日本大同电子和成都银河三家为首的大规模粘结钕铁硼永磁体生产企业,以及日本美培亚、台湾天越和北京安泰科技下属的海美格等规模的粘结钕铁硼制造商,由图1可以看出,2010及2011年中国粘结钕铁硼产量占全球的比例超过70%,已成为全球第一大粘结钕铁硼永磁体生产基地。

3.信息技术和消费电子行业的快速发展为粘结钕铁硼磁体需

求增长提供有力支撑

目前,全球已进入信息化时代,随着磁存储技术和硬盘驱动技术的日臻完善和发展,以及计算机产业和消费类电子产品的需求不断增加,全球硬盘需求量也将持续增加。根据日本粘结磁体协会的统计,2010年,全球硬盘产量约为6.5亿只,2011年下半年,由于受到泰国洪水的影响,位于泰国洛迦娜工业区硬盘驱动器制造商日本电产泰国公司,全球最大的硬盘驱动器磁体生产商之一日本大同电子都受到直接的影响,因此2011年全球硬盘的实际产量受到很大的影响,实际2011年全年产量约为6亿只。

但是,就硬盘发展趋势而言,仍保持稳定增长的水平。同时,为了对抗越来越多的固态硬盘,全球最大的几家硬盘制造商计划开发厚度仅为7mm 的硬盘,以满足越来越普及的平板电脑市场需求,这对整个粘结钕铁硼永磁体行业意味着新的市场机遇,同时也是巨大的技术挑战,超薄硬盘驱动器的出现将成为传统的硬盘驱动器磁体市场新的增长点。预计硬盘驱动器磁体市场的年增长率为10%~15%。

4.汽车工业用粘结钕铁硼永磁体将成为新应用的增长点

汽车工业是钕铁硼磁体应用较多的领域之一,目前粘结钕铁硼磁体主要

应用于中高档汽车的微电机和传感器中(每辆中档、豪华轿车约使用50~80个微电机),例如:汽车座椅电机、雨刷电机、EPS 助力转向传感器、车窗电机、车载空调、车载CD、车载硬盘等。随着汽车向小轻型化、舒适化、节能化发展,未来汽车电机中粘结钕铁硼磁体的使用量将逐年增长。据统计,2011年全球汽车产量达到8010万辆,2011年全球汽车粘结钕铁硼磁体耗用量约为300~400吨。而根据CSM (央视索福瑞媒介研究公司)预测,乐观估计未来几年全球汽车产量平均增长率可以达到3.5%,则至2015年,全球汽车产量将到达9200万辆,保守预计,到2015年仅30%的中高档汽车微电机采用粘结钕铁硼磁体,对应的粘结钕铁硼磁体需求也将增至1200吨。由于汽车微电机、磁传感器用高性能粘结钕铁硼磁体为高附加值的产品,新应用的出现对优化粘结钕铁硼永磁体的产品结构,提升产业技术水平具有重要的意义。

5.节能变频家电和办公OA 设备将成为粘结钕铁硼永磁体行业潜力巨大的市场

产业聚焦

omain Focus

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总第346期2013年

冰火两极,只有相互补充,配合得当,才会产生最完美的和谐。

随着我国实施节能家电补贴政策,以变频家电为首的节能家电将获得巨大的发展。粘结钕铁硼永磁体在节能变频家电领域获得了重要的应用,例如利用耐高温的粘结钕铁硼永磁体做成的电磁膨胀阀,通过和变频空调压缩机的配合工作,实现对制冷量的精确控制,可以实现节能30%。电磁膨胀阀是替代传统的热力膨胀阀的节能产品,代表了变频家电的发展方向。以全球知名的膨胀阀制造商为首的爱默生公司,都在积极开发基于粘结钕铁硼永磁体的电磁膨胀阀,预计2012年全年用量将达到150吨。

挤出成形工艺是粘结钕铁硼永磁体一种特殊的生产工艺,可生产出横截面均匀、薄壁大直径、长度方向几乎无限制的各类磁体,用于办公自动化设备如打印机、复印机、传真机、扫描仪和多功能一体机中,可以作为上述设备的各种传动电机磁体和激光打印/复印机磁辊等,薄壁大直径粘结钕铁硼永磁体替代低性能铁氧体永磁体,可以用窄气隙和轻型化来弥补磁体单价高的劣势,同时以运转平稳、能耗低、噪音低来显著提升打印质量,延长设备寿命。目前,全球粘结钕铁硼永磁体行业中,仅上海爱普生磁性器件有限公司建设了挤出成形生产线,可以稳定量产,目前年产能约200吨。

随着新应用市场的拓展,前述两个应用磁体将成为粘结钕铁硼永磁体行业中新的经济增长点。

6.后专利时代粘结钕铁硼磁

体行业发展预测

粘结钕铁硼磁体的原材料主要是由快淬工艺制备的钕铁硼永磁微晶粉末,因为美国麦格昆磁公司(MQI)多年的全球专利垄断而被称为MQ 粉。根据麦格昆磁公司网站资料,其基本专利从2009~2014年逐步到期,其中最重要的是MQI 购买了专利维权权利的日立金属US5,645,651号有关四方晶体结构权利要求的专利,也将于2014年7月到期。2014年7月以前后的钕铁硼专利控制尚未明了,但从磁体制造和应用领域的动向来看,整个行业都在未雨绸缪。若干年前有人乐观地估计,当快淬钕铁硼磁粉的单价低于15美元/公斤时,将有大量的应用由铁氧体切换为粘结钕铁硼。如今稀土原材料涨价的局面也许会对此预言浇上一瓢冷水,但从未来的应用需求看,依然应该保持乐观的态度,因为铁氧体有庞大的市场容量,一个很小的变动就是粘结钕铁硼的巨大商机,而且粘结钕铁硼不使用重稀土Dy 和Tb 的特点,也为自身赢得了部分曾经是烧结钕铁硼的市场。

同时,通过政府管控,我国稀土价格逐步走向稳定。另外,国家的节能家电补贴政策实施,汽车产业发展规划的颁布等,对整个粘结钕铁硼永磁体行业都是利好的消息,将有助于行业的健康持续发展。

7.市场应用对新技术、新产品的期待

MQI 独家垄断的MQ 粉,以10MGOe 左右的磁体性能为粘结钕

铁硼应用领域设定了技术标准和设计极限,绝大多数应用都不得不受制于此。在电子产品和办公自动化领域等粘结钕铁硼传统应用领域,磁体精度和一致性要求超越了对性能的苛求,但在节能减排和新能源的应用中,低性能成为粘结钕铁硼的瓶颈。人们翘首期盼的就是更高性能的各向异性粘结稀土磁体。

日本爱知制钢无疑是特立独行者,他们经过多年努力开发出了HDDR 各向异性钕铁硼磁粉,结果发现不得不亲自动手开发磁粉的压缩成形技术,因为磁粉的所有潜在用户,都无法用现有的成形技术加取向磁场来实现HDDR 磁粉的高性能。近两年爱知制钢还通过成分和表面调整改善了为用户一致诟病的高温减磁问题。国内若干科研院所在十多年前也一直致力于HDDR 技术的开发,目前已经形成了批量生产的规模,而科技部863项目也在重点支持磁粉及磁体成形技术的研究开发工作,相信在不久的将来,中国自主的各向异性粘结稀土磁体制造技术和产品会走向市场。另外,以热压—热变形工艺制备被称为MQ—III的各向异性磁体,经破碎后的磁粉也是高性能各向异性粘结磁体的重要原材料。

综上,如何在后专利时代开发新产品,开拓新的应用市场,展开积极的市场竞争,将是整个粘结钕铁硼磁体行业都需要思考的问题。

(本文选自第四届中国·包头稀土产业(国际)论坛专家报告集)

产业聚焦

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RARE EARTH INFORMATION 总第346期2013年 过度的节制有违于节制的初衷,而适度的节制则有助于战胜过度的放纵。 粘结钕铁硼永磁体自面世以来,由于具有尺寸精度高、形状复杂、磁性能均匀优良等综合优点在硬盘驱动器、光盘驱动器、汽车微电机、磁传感器和其它精密电机中获得了广泛的应用。随着粘结钕铁硼永磁体的制造技术不断提升,尤其是利用注射成型工艺和挤出成型工艺生产的磁体,可以具有复杂或者特殊的形状,在一些新的领域逐渐获得了重要的应用。同时,由于硬盘、光驱的体积越来越小,转速越来越高,这些趋势对传统的粘结钕铁硼永磁体也提出新的技术要求。 粘结钕铁硼磁体自面世以来由于具有尺寸精度高、磁性均匀性好、形状可塑性强、原料利用率高、易于大批量生产等优点,在信息技术、办公自动化、消费类电子、家用电器、汽车工业等领域获得了广泛的应用,是现代工业不可缺少的功能材料之一。近年来,随着全球“节能减排”和“新能源”的发展呼声,消费类电子产品、家用电器和汽车关联产品都在向“小型化、轻 量化、节能化”趋势发展,粘结钕铁硼磁体的特性正迎合了这种发展趋势,除了2009年金融危机将全球带入不景气年份以外,粘结钕铁硼磁体平均每年都以近8%的量增长。2011年国家稀土政策的重大调整,给整个稀土行业、特别是稀土永磁行业带来了历史性的利好时机,虽然部分新的应用开发因为成本原因延缓了推进计划,但随着2014年7月日立金属基本成分专利失效日的逐步逼近,未来几年对粘结钕铁硼磁体的需求量将进一步增大。 1.粘结钕铁硼永磁体的应用分类 粘结钕铁硼磁体的磁性能不及烧结钕铁硼,但因其能大批量方便 地制造多极充磁环形磁体,性能一致性和均匀性极佳的特点,以及远高于粘结铁氧体的磁性能,被广泛应用于各类微型电机和传感器系统中。粘结钕铁硼的具体用途,主要可分为数字化产品:其中的硬盘驱动器磁体(HDD)和光盘驱动器磁体(ODD)是粘结钕铁硼永磁体中最主流、应用量最大的品种;各类办公OA 产品,主要包括:打印机用传动电机、扫描仪用电机、复印机用步进电机(STP)以及激光打印机磁辊等;汽车用电机及磁传感器产品,包括EPS 助力转向传感器磁体、雨刮器电机、摇窗电机、座椅调节器电机等;其他各类工业用和家用电机,主要包括各类伺服电机、电动工具用电机、空调制冷马达等。 粘结钕铁硼永磁体的应用和发展 卢冯昕饶晓雷 李纲 表1粘结钕铁硼永磁体主要应用领域 产业聚焦 S Domain Focu

纳米磁性材料

重庆科技学院课程结业论文 课程名称:磁性材料 论文题目:纳米磁性材料的发展与应用 院(系)冶金与材料工程学院 专业班级金属材料工程071班 学生姓名罗新中 学生学号 2007440375 任课教师陈登明老师 成绩:,评语: 2010年 7 月 2日

纳米磁性材料的发展与应用 罗新中 2007440375 摘要:论文介绍了纳米磁性材料的结构和性能,对纳米磁性材料在一些领域的应用原理进行了详细的阐述,评述了纳米器件的发展和应用前景,同时对纳米磁性材料的发展给出了一些自己的看法。 关键词:纳米;磁性材料;磁性器件 1 前言 纳米磁性材料技术早在20世纪70年代就被应用于共沉制造磁性液体材。1988年,法国巴黎大学教授研究组首先在Fe/Cr纳米结构的多层膜中发现了巨磁电阻效应,引起国际上的反响。此后,美国、日本和西欧都对发展巨磁电阻材料及其在高技术中的应用投入很大的力量,兴起纳米磁性材料的开发应用热。纳米磁性材料的特性不同于常规的磁性材料,主要是与磁特性相关的物理长度恰好处于纳米量级,例如磁单畴尺寸、超顺磁磁性临界尺寸、交换作用长度等大致在1nm~100nm量级,当磁性材料结构尺寸与这个物理长度相当时,就会呈现出反常的磁学性质从纳米材料的结构特征我们可将其分为3大类: 1.纳米颗粒型,如磁记录介质、共沉磁性液体、电渡吸收材料; 2.纳米微晶型,如纳米微晶永磁材料、纳米、微晶软磁材料; 3.磁微电子结构材料,如薄膜、颗粒膜、多层膜、隧道结等。 2 纳米颗粒型 2.1 磁存储介质材料 近年来,随着信息量的飞速增加,要求记录介质材料高性能化,特别是记录高密度化。高记录密度的记录介质材料与超微粒有着密切的关系,例如,要求每lcm 可记录1000万条以上的信息,那么,一条信息要记录在lmm~lOmm 中,至少具有300阶段分层次的记录,在1mm ~lOmm中至少必须有300个记录单位。若以超微粒作记录单元,可使记录密度大大提高纳米磁性微粒的尺寸极小,具有单磁畴

改性环氧树脂对粘结NdFeB磁体性能的研究

改性环氧树脂对粘结NdFeB磁体性能的研究 发布日期:2013-05-30 浏览次数:274 核心提示:改性环氧树脂对粘结NdFeB磁体性能的研究 摘要:用改性环氧树脂作粘结剂,在不同工艺条件下制备粘结NdFeB磁体,并对其性能进行了研究。结果表明,改性环氧树脂粘结NdFeB磁体性能高于传统环氧树脂粘结Nd FeB磁体,在模压温度130℃、保压时间2min、固化时间120min、固化温度120℃条件下制备的磁体,其磁性能最佳。粘结磁体自八十年代中期问世以来,人们已研究了多种粘结剂材料,如非磁性高分子化合物环氧树脂(热塑性)、酚醛树脂(热固性)、尼龙、聚苯硫醚、聚乙烯、橡胶和低熔点金属Bi,Sn,Pb,Zn,Al等[1-3]。刘颖等人[4]研究了二茂金属高分子铁磁粉对粘结永磁复合材料性能的影响。陈德波等人[5]研究了环氧树脂用量对磁体性能的影响,结果表明粘结剂含量为2。5%时磁体具有较佳的性能。李军等人[6]研究了硅烷处理对磁体性能的影响,表明磁粉经适当硅烷处理后有利于磁性能提高。张虹等人[7]研究了5种不同的环氧树脂对磁体性能的影响,认为常温下为固态、环氧值较高且与磁粉表面相容性好的树脂是制备粘结NdFeB磁体的理想粘结剂。 单一的酚醛树脂经化学反应固化后的产物耐热性好,但性质较脆,因此纯酚醛树脂的胶结强度不高。在大多数情况下,用热塑性树脂或合成树脂等将其进行改性。未改性的酚醛树脂胶只能胶结木材、硬质泡沫塑料及其他多孔材料。以其他高聚物改性的酚醛树脂为基料的胶粘剂,在结构胶中占有重要地位。本文用KY-2055改性环氧酚醛树脂作粘结剂,制备出了磁性能良好的粘结NdFeB磁体。 1实验方法 1.1实验原料、仪器和设备

我国高性能钕铁硼永磁材料发展现状浅析

我国高性能钕铁硼永磁材料发展现状浅析 高性能钕铁硼永磁材料定义:根据《中国高新技术产品目录(2006)》第六大类新材料中第895项的规定,以速凝甩带法制成,Hcj(KOe)+(BH)max(MGOe)>60,用于制做中、小、微型特殊用途的永磁电机、传感器、磁共振仪、高级音像设备等的烧结钕铁硼永磁材料,属于我国重点鼓励和支持发展的新材料和高新技术产品。以下将达到《中国高新技术产品目录(2006)》中规定指标的烧结钕铁硼永磁材料称为高性能钕铁硼永磁材料。 高性能钕铁硼永磁材料属于功能性材料,是下游行业生产企业电子组件的关键功能材料。从应用来看,大量高性能钕铁硼永磁材料是通过使用在电机内发挥作用的,而使用永磁材料的电机通常被称为永磁电机。永磁电机又分为铁氧体励磁电机和稀土永磁电机。 电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。为在电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场,有两种方法: ?在电机绕组内通电流产生,既需要有专门的绕组和相应的装置,需要不断提供能量以维持电流流动,通常称为电励磁电机,如普通的直流电机和同步电机; ?有永磁磁体来产生磁场,既可简化电机结构,又可节约能量,这就是永磁电机。 永磁电机的应用极为广发,遍及航空、航天、国防、装备制造、工农业生产和日常生活的各个领域:其容量从大到小,目前已达到兆瓦,应用范围越来越广;其地位越来越重要,从军工到民用,从特殊到普通领域,不仅在微特电机中占优势,而且在电力推进系统中也显示出了强大的生命力。 与传统的电励磁电机相比,稀土永磁电机具有结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高、电机的形状和尺寸灵活多样等显著优点。与应用传统钕铁硼永磁材料生产的稀土永磁电机相比,应用高性能钕铁硼永磁材料的新型稀土永磁电机体积更小、损耗更低,效率显著高于传统稀土永磁电机。 稀土永磁电机是一种高效节能产品,平均节电率高达10%以上,应用高性能钕铁硼永磁材料的稀土永磁电机的节电率可高达15%~20%。在风电机、压缩机等需要无极变频调速的场合,永磁变频调速节电率高达30%以上。国际电机节能的先进水平是风机自身运行效率一般在80%以上,系统运行效率在85%左右。而目前我国国产设备的本体设计效率为70%,系统运行效率不到30%,电源浪费十分严重。 据国际能源机构(IEA)2006年7月的工作报告,通过改善电动机效率结合变频调速可以节约大约7%的电能,其中大致有1/4~1/3是靠提高电动机效率来获得的。为协调各国能效分级标准,2006年,国际电工委员会(IEC)制定了一项能效标准IEC60034-30。

钕铁硼材料基本知识

钕铁硼材料基本知识
主要内容:
第一章 第二章 第三章 第四章 磁物理基础 磁性材料的发展概况 钕铁硼的主要特点及应用 钕铁硼生产工艺及设备
1

第一章
1 物质的磁现象
磁性材料:magnetic material 钕铁硼磁铁:nd-fe-b magnet 铁氧体磁铁:ferrite magnet 牛磁棒:magnetic bar for cattle? 磁力架:magnetic separator
磁物理基础
物质的磁性是一个历史悠久的研究领域 , 约在三千年前就已受到人们的注 意。中国是最早应用磁性的国家,公元前四世纪,我国制成了世界上最早的指南 针, 成为中国的四大发明之一。 磁学史上第一部关于磁性的专著是英国(WGilbert) 吉耳伯特的《论磁石》 (1600 年) ,这本书介绍了那时书籍有关的磁性知识。然 而,磁性作为一门科学却到 19 世纪前半期才开始发展。 1820 年,丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应,拉开了磁电之间联系的 序幕; 1820 年末,法国物理学安培证明通电圆形线圈和普通的磁铁一样具有吸引 和排斥的现象。 1831 年,英国科学家法拉第发现了电磁感应现象,并提出电磁感应定律, 从而揭示电和磁之间的内在联系; 后来,苏格兰科学家麦克斯韦,将电磁的联系建立起严密的电磁场理论。他 发展了法拉第的思想, 用数学的形式总结出电场和磁场的联系, 即麦克斯韦方程。
2 磁性的起源
物质的磁性起源于原子磁矩。 原子物理学告诉我们,组成物质的最小单元是原子,原子又由电子和原子核 组成。电子的排布遵循三大原则:1 洪特规则,2 泡利不相容规则,3 能量最低 原理。 原子中的电子绕着原子核进行高速运转, 电子运转时同时有两种运动形式, 即电子绕原子核的轨道运动和电子绕本身轴的旋转。前者叫电子轨道运动,后者 叫电子自旋。处于旋转运动状态的电子相当于电流闭合回路,必然伴随有磁矩的 发生,电子轨道和电子自旋产生的总磁矩称为原子磁矩。
3 主要磁物理参数
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钕铁硼永磁材料

钕铁硼永磁材料 摘要:烧结钕铁硼磁体是当今世界上综合磁性能最强的永磁材料,以其超越于 传统永磁材料的优异特性和性价比,在各行各业中获得越来越广泛的应用,成为许多现代工业技术,特别是电子信息产业中不可缺少的支撑材料。这里就对其稳定性、现今行情、废料资源化利用、发展动态和前景进行了简单的探讨。 关键词:钕铁硼、工艺、稳定性、发展前景。 Nd-fe-b Materials Abridgement;: sintering ndfeb magnets in the world for the comprehensive magnetic strongest permanent magnetic material, in order to transcend traditional permanent magnetic material of their excellent properties of and performance and price and get in all walks of more and more wide application, became a lot of modern industrial technology, especially the electronic information industry indispensable support materials. Here the stability, the current prices, the recycle of waste materials, development trends and prospects of a simple discussion. Keywords: ndfeb, process, stability and development prospects. 稀土永磁材料是20世纪60年代出现的新型永磁材料,至今已形成三代,第三代便是以NdFeB合金为代表的Fe基稀土永磁合金。 它由主相Nd2Fe14B和少量富Nd相、少量富B相所组成,是一种三元金属间化合物。化学成分为Nd36%、Fe63%、B约1%。Nd2Fe14B熔点1170℃。用烧结法生产的其磁性能为:最大磁能积(BH)m=199~389kJ/m3,剩磁(Br)=1.31T,矫顽力(Hc)=12.47kOe,居里温度(Tc)=310K,使用温度(t)=100℃,密度=7.4g/cm3硬度(Hv)=600。① 一、钕铁硼磁体产业发展态势 1、发展概况 自1983年钕铁硼磁体问世以来,全球钕铁硼磁体产量从1983年不足1 吨,猛增到2006年的55540吨。其中,烧结与粘结钕铁硼磁体产量之比约为9:1。从2003到2006的近三年来,全球烧结钕铁硼磁体年产量从2万吨猛增到5万吨,平均年增长率超过30%。经过20多年发展,烧结钕铁硼磁体的磁能积也由279kJ/m3(35MGOe)提升至474kJ/m3(59.5MGOe)。 2、钕铁硼磁体生产工艺和装备水平明显提高: 近年来我国钕铁硼制造技术进步显著。中科三环高技术股份有限公司、宁波韵升高科磁业公司等已能工业化生产VCM(计算机硬盘驱动器主轴驱动电机)

纳米磁性(1)

纳米磁性 1.磁性材料一直是国民经济、国防工业的重要支柱与基础,广泛地应用于电信、自动控制、通讯、家用电器等领域,在微机、大型计算机中的应用具有重要地位。信息化发展的总趋势是向小、轻、薄以及多功能方向进展,因而要求磁性材料向高性能、新功能方向发展。纳米磁性材料是指材料尺寸限度在纳米级,通常在1~100nm的准零维超细微粉,一维超薄膜或二维超细纤维(丝)或由它们组成的固态或液态磁性材料。当传统固体材料经过科技手段被细化到纳米级时,其表面和量子隧道等效应引发的结构和能态的变化,产生了很多独特的光、电、磁、力学等物理化学特能,有着极高的活性,潜在极大的原能能量,这就是“量变到质变”。纳米磁性材料的特殊磁性能主要有:量子尺寸效应、超顺磁性、宏观量子隧道效应、磁有序颗粒的小尺寸效应、特异的表观磁性等。 2纳米磁性材料的研究概况 纳米磁性材料根据其结构特征可以分为纳米颗粒型、纳米微晶型和磁微电子结构材料三大类。 2.1纳米颗粒型 磁存储介质材料:近年来随着信息量飞速增加,要求记录介质材料高性能化,特别是记录高密度化。高记录密度的记录介质材料与超微粒有密切的关系。若以超微粒作记录单元,可使记录密度大大提升。纳米磁性微粒因为尺寸小,具有单磁畴结构,矫顽力很高的特性,用它制作磁记录材料可以提升信噪比,改善图像质量。 纳米磁记录介质:如合金磁粉的尺寸在80nm,钡铁氧体磁粉的尺寸在40nm,今后进一步提升密度向“量子磁盘”化发展,利用磁纳米线的存储特性,记录密度达400Gbit/in2,相当于每平方英寸可存储20万部红楼梦小说。

磁性液体:它是由超顺磁性的纳米微粒包覆了表面活性剂,然后弥漫 在基液中而构成。利用磁性液体可以被磁场控制的特性,用环状永磁 体在旋转轴密封部件产生一环状的磁场分布,从而可将磁性液体约束 在磁场之中而形成磁性液体的“O”形环,且没有磨损,可以做到长寿 命的动态密封。这也是磁性液体较早、较广泛的应用之一。此外,在 电子计算机中为防止尘埃进入硬盘中损坏磁头与磁盘,在转轴处也已 普遍采用磁性液体的防尘密封。磁性液体还有其他很多用途,如仪器 仪表中的阻尼器、无声快速的磁印刷、磁性液体发电机、医疗中的造 影剂等等。 纳米磁性药物:磁性治疗技术在国内外的研究领域在拓宽,如治疗癌症,用纳米的金属性磁粉液体注射进人体病变的部位,并用磁体固定 在病灶的细胞附近,再用微波辐射金属加热法升到一定的温度,能有 效地杀死癌细胞。另外,还可以用磁粉包裹药物,用磁体固定在病灶 附近,这样能增强药物治疗作用。 电波吸收(隐身)材料:纳米粒子对红外和电磁波有吸收隐身作用。 因为纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长,因此纳米微粒材料对这 种波的透过率比常规材料要强得多,这就大大减少波的反射率,使得 红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱,从而达到隐身的作用;另一方面,纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3-4个数量级,对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多,这就使得红外探测 器及雷达得到的反射信号强度大大降低,因此很难发现被探测目标, 起到了隐身作用。 2.2纳米微晶型 纳米微晶稀土永磁材料:稀土钕铁硼磁体的发展突飞猛进,磁体磁性 能也在持续提升,目前烧结钕铁硼磁体的磁能积达到50MGOe,接近理 论值64MGOe,并已进入规模生产。为进一步改善磁性能,目前已经用 速凝薄片合金的生产工艺,一般的快淬磁粉晶粒尺寸为20-50nm,如作为粘结钕铁硼永磁原材料的快淬磁粉。为克服钕铁硼磁体低的居里温度,易氧化和比铁氧体高的成本价格等缺点,目前正在探索新型的稀

钕铁硼永磁材料专利分析

钕铁硼永磁材料专利分析 一、引言 自1983年日本住友特殊金属株式会社和美国通用汽车公司研发出钕铁硼永磁体以来,钕铁硼作为第三代稀土永磁材料发展异常迅猛。 二、钕铁硼永磁材料专利现状 从历年的专利申请情况来看,自1983年起,在通用汽车公司和住友特殊金属株式会社几乎同时研发出三组分钕铁硼永磁合金的条件下,钕铁硼永磁材料的专利申请量如雨后春笋般涌现出来。在此期间内,美国、日本、欧洲的永磁材料制造企业、科研院所、大学针对钕铁硼永磁材料的成分、磁粉制备工艺、磁体制备工艺、磁体防腐蚀、磁体应用进行了广泛的研发,投入的大量人力、物力,同时申请了大量的专利。在经历了快速发展期之后,钕铁硼永磁材料得到了广泛的关注。钕铁硼永磁材料的技术发展随之进入了平稳成长期。主要表现是:专利申请量不再发生井喷式增长,技术主要集中在工艺改进以及后处理方面。 从历年的专利申请的内容来看,在钕铁硼永磁材料发展的早期(1982-1990年之前),主要成分是NdFeB,其中Nd相和B相均过量,因此磁体的磁极化强度低,磁能积低。在钕铁硼永磁材料发展的中期(1991-2003年),为了提高磁能积,各国发明人对钕铁硼永磁材料的成分做进一步调整,主要变化是:1、稀土元素的总量有所降低;2、稀土元素总量中的重稀土元素镝(Dy)、铽(Tb)含量大大提高;3、添加比较多的替代金属元素铌、铝、镓、钴、钙、锆、钛等;4、B含量有所降低。上述成分的变化,虽然改变了钕铁硼永磁材料的磁性能,但是大大增加了原料成本,增大了资源浪费。在钕铁硼永磁材料发展的后期(2004年至今),由于采用了SC、HD和JM技术,各国发明人对钕铁硼永磁材料的成分做了进一步的调整,主要变化是:1、稀土元素的总量进一步降低,已十分接近基体相的成分;2、稀土元素中的重稀土元素镝(Dy)、铽(Tb)的含量大大减少; 3、替代铁(Fe)的金属元素也大大减少或不添加,有特殊用途的产品,仅少量添加,或添加少量铜铝等较廉价的金属。结果是原料的成本显著降低,通过改进工艺最大限度地展示了材料的性能。 三、钕铁硼永磁材料发展趋势

烧结钕铁硼磁体的开发与应用

烧 结 钕 铁 硼 磁 体 的 开 发 与 应 用 ! 李 飞  " 北 京 有 色 金 属 研 究 总 院 # 北 京 $ % % % & & ’ 摘 要 ( 本 文 介 绍 了 烧 结 钕 铁 硼 " ) * + , - + . ’ 磁 体 的 开 发 现 状 # 并 概 述 了 国 内 外 生 产 与 市 场 应 用 / 关 键 词 ( ) * + , - + . 烧 结 磁 体 0 开 发 0 应 用  中 图 分 类 号 ( 1 2 34 $ 5 6 7 文 献 标 识 码 ( 8 文 章 编 号 ( $ % % 9 + % 3 4 4 " 3 % % % ’ % 7 + % % : ; + % 7 钕 铁 硼 " ) * + , - + . ’ 永 磁 材 料 在 稀 土 永 磁 材 料 中 占 主 导 地 位 # 近 年 来 ) * + , - + . 烧 结 磁 体 的 开 发 与 应 用 的 发 展 十 分 迅 速 # 特 别 是 正 广 泛 应 用 于 以 电 子 计 算 机 < 通 讯 为 代 表 的 信 息 产 业 和 汽 车 工 业 # 这 些 产 业 为 ) * + , - + . 烧 结 磁 体 的 发 展 提 供 了 广 阔 的 前 景 / ) * + , - + . 烧 结 磁 体 因 其 优 异 的 磁 性 能 被 广 泛 应 用 于 各 领 域 # 其 产 量 和 销 量 在 不 断 地 增 长 / 在 ) * + , - + . 磁 体 中 # 烧 结 磁 体 占 ) * + , - + . 磁 体 总 产 量 的 & % = 左 右 / 随 着 合 金 成 分 和 工 艺 的 不 断 优 化 # 磁 性 能 更 加 优 异 的 ) * + , - + . 烧 结 磁 体 将 不 断 涌 现 / $ 高 性 能 ) * + , - + . 烧 结 磁 体 的 开 发 提 高 ) * + , - + . 烧 结 磁 体 特 性 的 手 段 有 ( " $ ’ 提 高 主 相 的 饱 和 磁 化 强 度 0 " 3 ’ 增 加 磁 体 中 主 相 体 积 分 量 0 " 7 ’ 提 高 取 向 度 0 " 9 ’ 提 高 磁 体 密 度 0 " : ’ 控 制 晶 粒 / 下 面 概 述 目 前 生 产 高 性 能 ) * + , - + . 烧 结 磁 体 的 几 种 新 工 艺 技 术 ( $ > $ 湿 压 成 型 技 术 " ? @ A B C ’ ? @ A B C " ? D E F G H D A I J B K L M - N C O I G - P P ’ 法 是 将 ) * + , - + . 粗 粉 原 料 装 入 喷 射 式 超 细 粉 碎 机 的 粉 碎 室 内 # 在 无 氧 气 引 入 的 条 件 下 进 行 超 细 粉 碎 # 在 粉 碎 机 的 超 细 粉 回 收 口 处 设 置 特 殊 油 " 作 为 溶 剂 ’ 槽 # 粉 碎 后 的 超 细 粉 不 与 大 气 接 触 # 即 直 接 进 入 油 槽 中 形 成 粉 浆 / 微 粉 表 面 被 油 所 包 覆 # 由 于 隔 绝 了 空 气 # 故 可 防 止 被 氧 化 / 所 得 粉 浆 状 原 料 装 入 金 属 模 具 内 # 施 加 取 向 磁 场 后 进 行 加 压 成 形 / 因 为 是 在 湿 式 磁 场 中 成 形 # 故 可 得 到 取 向 度 高 的 成 形 体 / 成 形 体 于 7 4 7 Q R 4 7 S 温 度 范 围 真 空 加 热 脱 除 溶 剂 " 脱 油 ’ # 然 后 进 行 烧 结 / 由 于 湿 压 工 艺 不 易 氧 化 # 故 烧 结 磁 体 的 平 均 晶 粒 尺 寸 也 可 更 细 < 更 均 匀 / 基 本 成 分 为 ) * 3 & 6 & T K C O % 6 : U L K , - 余 V I 3 > % ) W % 6 4 X F % 6 $ . $ 6 % " K Y $6 : # 9 6 : # : 6 : # 4 6 : ’ #通 过 调 整 U L 含 量 可 制 得 矫 顽 力 不 同 的 烧 结 磁 体 /当 ? G D Y $ % 9 % Z 8 [ \ 时 可 得 到 " . ? ’\ F K Y 9 % R Z ] [ \ 7 0 当 ? G D Y R& % Z 8 [ \ 时 可 得 到 " . ? ’ \ F K Y 9 3 ; Z ] [ \ 7 ^ $ _ / $ > 3 ) * + , - + . 合 金 锭 的 均 匀 化 等 温 退 火 技 术  为 提 高 磁 性 能 # 就 必 须 使 磁 体 中 主 相 " ) * 3 , - $ 9 . ’ 的 体 积 分 数 增 加 # 合 金 中 ) * 的 含 量 降 低 到 接 近 于 当 量 成 分 / 但 当 ) * 含 量 较 低 时 冶 炼 后 的 铸 锭 中 析 出 大 量 的 ‘ + , - # 而 烧 结 过 程 中 ‘ + , - 与 富 ) * 相 结  合 生 成 ) * 3 , - $ 9 . 是 很 困 难 的 # 所 以 应 消 除 铸 锭 中 ‘ + , - 的 出 现 / 测 定 结 果 表 明 ^ 3 _ # ) * + , - + . 合 金 锭 经 过 等 温 退 火 均 匀 化 处 理 # 将 少 量 ‘ + , - 析 出 # 并 减 少 了 与 ‘ + , - 有 关 的 第 二 相 数 量 # 因 为 退 火 期 间 ‘ + , - 与  富 ) * 边 界 相 以 及 ) * $ 5 a , - 9 . 9 相 反 应 生 成 了 更 多 的 ) * 3 , - $ 9 . 相 / 当 合 金 锭 中 ‘ + , - 析 出 量 少 于 3 = "质 量 ’ 时 # 破 碎 和 制 粉 就 不 困 难 了 / 同 时 ) * 的 降 低 使 磁 体 的 耐 蚀 性 有 明 显 提 高 / $ > 7 橡 皮 模 压 " b @ C ’ 技 术  橡 皮 模 压 " b c W W - O @ P I P E F E D G C O - P P D N M ’ 是 将 合 金  粉 的 橡 胶 模 置 于 金 属 模 中 # 加 上 脉 冲 磁 场 进 行 磁 定  向 # 置 于 压 机 上 # 加 上 静 磁 场 # 使 上 下 压 头 将 橡 胶 模  和 合 金 粉 一 起 压 缩 # 其 橡 胶 模 内 的 合 金 粉 受 到 的 是  第 3 $ 卷 第 7 期 3 % % % 年 R 月  稀 土  V H D N - P - b F O - d F O E H P e I f 6 3 $ # ) I 6 7 ] c N - 3 % % % ! 收 稿 日 期 ( $ ; ; ; + $ $ + 3 ; 作 者 简 介 ( 李 飞 " $ ; R $ + ’ # 女 # 北 京 有 色 金 属 研 究 总 院 科 技 信 息 所 工 程 师 万方数据

稀土磁铁百科(四)

强力磁铁生产苏州生产厂家 发布时间:2011年09月08日 | 类别:百科知识 | 点击次数:23 次 磁铁https://www.doczj.com/doc/149348551.html, 强力磁铁生产厂家业务范围分布于苏州、上海等地区,专业生产强力磁铁厂家,强力磁铁,磁铁厂家,磁铁厂,磁铁,是目前国内较大的强力磁铁生产厂家.并为多家磁铁生产商和贸易商做配货供应商,产品广泛应用于各种喇叭、扬声器、微型电机、玩具、礼品包装、工艺品、文教保健、电子工具等。 特别在价格和质量上有优势,服务过多家大型公司。 诚信与您合作,为你创造更大价值! 1.重合同、守信用企业; 2.一条龙生产企业; 3.一般纳税人企业; 4.质量、服务、价值优势企业; 钕铁硼强力磁铁如何使用? 发布时间:2011年09月08日 | 类别:百科知识 | 点击次数:12 次 钕铁硼强力磁铁的分类

钕铁硼分为烧结钕铁硼和粘结钕铁硼两种,粘结钕铁硼各个方向都有磁性,耐腐蚀;而烧结钕铁硼因易腐蚀,表面需镀层,一般有镀锌、镍、环保锌、环保镍、镍铜镍、环保镍铜镍等。而烧结钕铁硼一般分轴 向充磁与径向充磁,根据所需要的工作面来定。 钕铁硼强力磁铁的应用领域等现况 如今,钕铁硼强力磁铁应用于各行各业的产品中,机械、五金、电子、玩具、包装、医疗、航天航空等等均有钕铁硼强力磁铁的影子。这是时代发展的结果,也是人类进步的标志之一。 钕铁硼强力磁铁的性能 现今,钕铁硼是所有磁铁中磁力最强的。根据配方中各成分的比例不同,磁力可提高,可降低,有N35—N52,N35M—N50M,N30H—N48H,N30SH—N45SH,N28UH—N35UH,N28EH—N35EH性能指标,常规的强磁磁力是N35—N52牌号中的N35性能(耐高温80度),随要求可定做其他高性能的钕铁硼强力磁铁。 钕铁硼强力磁铁的使用注意要点 钕铁硼强力磁铁因磁力较强,故易脆,使用时需要小心,切不可强烈碰撞。 钕铁硼强磁,顾名思义,就是磁力很强,钕铁硼强力磁铁的简称。 中国磁铁行业的发展过程 发布时间:2011年09月09日 | 类别:百科知识 | 点击次数:22 次 2006年中国出口各类磁铁23万吨,出口金额仅8.6亿美元;进口各类磁铁6.9万吨,而进口金额达5.7亿美元。电磁或永磁工件夹具等进口数量为57,031,992.00千克,用汇513,161,987.00美元;出口数量为193,840,035.00 千克,创汇809,909,620.00美元。 2007年1-8月中国电磁铁;永磁铁等。

关于编制粘结钕铁硼永磁体项目可行性研究报告编制说明

粘结钕铁硼永磁体项目 可行性研究报告 编制单位:北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间:https://www.doczj.com/doc/149348551.html, 高级工程师:高建

关于编制粘结钕铁硼永磁体项目可行性研 究报告编制说明 (模版型) 【立项 批地 融资 招商】 核心提示: 1、本报告为模板形式,客户下载后,可根据报告内容说明,自行修改,补充上自己项目的数据内容,即可完成属于自己,高水准的一份可研报告,从此写报告不在求人。 2、客户可联系我公司,协助编写完成可研报告,可行性研究报告大纲(具体可跟据客户要求进行调整) 编制单位:北京中投信德国际信息咨询有限公司 专 业 撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书 商业计划书可行性研究报告

目录 第一章总论 (1) 1.1项目概要 (1) 1.1.1项目名称 (1) 1.1.2项目建设单位 (1) 1.1.3项目建设性质 (1) 1.1.4项目建设地点 (1) 1.1.5项目主管部门 (1) 1.1.6项目投资规模 (2) 1.1.7项目建设规模 (2) 1.1.8项目资金来源 (3) 1.1.9项目建设期限 (3) 1.2项目建设单位介绍 (3) 1.3编制依据 (3) 1.4编制原则 (4) 1.5研究范围 (5) 1.6主要经济技术指标 (5) 1.7综合评价 (6) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (7) 2.1项目提出背景 (7) 2.2本次建设项目发起缘由 (7) 2.3项目建设必要性分析 (7) 2.3.1促进我国粘结钕铁硼永磁体产业快速发展的需要 (8) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8) 2.3.5提升企业竞争力水平,有助于企业长远战略发展的需要 (9) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10) 2.4项目可行性分析 (10) 2.4.1政策可行性 (10) 2.4.2市场可行性 (10) 2.4.3技术可行性 (11) 2.4.4管理可行性 (11) 2.4.5财务可行性 (12) 2.5粘结钕铁硼永磁体项目发展概况 (12)

烧结钕铁硼磁体

添加合金元素对烧结钕铁硼磁体的影响 1、合金元素的种类 合金元素的添加对钕铁硼磁体的矫顽力和温度稳定性有着重要影响。元素进入基体相中的形式为掺杂或者取代。取代元素要取代四方相中的原子,它可以提高主相的矫顽力,但生成的软磁性相会降低磁体的最大磁能积和剩余磁通密度。其取代的原子种类有Nd 和Fe。Nd 的取代元素有Dy、Pr、Sm 等。Fe取代元素有Co、Ni、Cr 等,它们会影响硬磁性相的结构、内禀磁性及磁体的宏观磁性等。掺杂元素不取代四方相中的原子,以脱溶物的形式分布于硬磁性四方相内部,也可能在四方相晶粒边界形成新的相,从而取代以前的富Nd 相或富B 相,达到改善硬磁性晶粒的边界微结构的目的。 2、提高烧结NdFeB 永磁材料矫顽力的合金元素 Dy 元素是一类重要的添加元素,它能显著提高烧结钕铁硼永磁体的矫顽力。Nb 提高矫顽力的主要原因是Nb 抑制晶粒生长,细化晶粒,隔离晶粒耦合。Ga 可以减少富Nd 相与T1相的湿润角,抑制T1的长大,使T1相界面缺陷密度减少,反磁化畴在界面形核困难。Al 元素也能提高磁体的矫顽力。 3、提高NdFeB 工作温度的合金元素 Co 主要存在于主相和富Nd 相中。Co 元素有提高Tc 和降低可逆损失的作用,但Co 含量高于20at%时,会降低矫顽力。目前耐热烧结NdFeB磁体中Co的添加量均在10at%左右。Ga 代替Fe 将影响磁性原子的交换作用,使正交换作用增强,Tc 上升,并减少hirr,提高温度稳定性。Ga 对提高矫顽力和降低不可逆损失优于其它20 多种元素,Ga 与Nb 或W 联合加入可改善方形度,且可获得相当低的不可逆损失。用Nb 取代部分Fe,可改善温度稳定性。Dy 对确保较高温度下的耐热性,是必不可少的元素。添加Sn 能显著降低磁通不可逆损失。Sn 主要分布在富Nd 相中,不能细化晶粒。Sn 能少量溶于Nd2Fe14B 相中,使居里温度Tc 提高。Si 有使居里温度提高的作用。 总的来说,加入Al、Nb、Sn、Mo、Ga 等元素可改善矫顽力。这些元素是非磁性的,加入过多会降低磁体的Br 和(BH)max,然而,重稀土元素取代部分的Nd 既能改善矫顽力,又能保证磁体具有较高的磁能积。在进行配料时,应该遵循每种合金元素的量尽量少加,但要多加合金元素的种类的原则,从而提高磁体矫顽力。 从熔炼、制粉到成型、烧结和回火等每一个工艺环节对磁体的最终磁性能都有较大的影响,几乎每一个过程对磁体的最终磁性能都有决定性的作用。并且在制备磁体的过程中,还要注意各个工艺环节的配合,不同的工艺对应相应的其他工艺,否则材料的性能也难以提高。 制备工艺对烧结钕铁硼磁铁矫顽力的影响 1、熔炼工艺的影响 熔炼过程中,应尽快将原材料熔化,这样不仅可以减少Nd、Dy 等低熔点的稀土元素挥发,还可以减少α-Fe 的出现,提高合金主相的相对含量,从而最终提高永磁体的磁性能。高矫顽力的烧结钕铁硼磁铁中稀土的含量一般较高,铸锭中α-Fe 会比高剩磁的磁体铸锭少,但也不可忽视。研究者为了减少α-Fe,普遍采用了SC 工艺和薄板铸锭工艺,加快了铸锭的冷却,减少了α-Fe的出现,矫顽力也得到较大提高。韩劲的研究表明,含钕量为33.5wt%

纳米磁性材料的研究进展

纳米磁性材料的研究进展 摘要 永磁材料在信息、计算机、通讯、航空航天、办公自动化、交通运输、家电、人体健康和保健等现代科学技术领域有着广泛的应用。近年来,科学技术水平不断更新,尤其是微机械、微电子等技术的迅猛发展,给磁性材料的发展创造了新的机遇,高性能、小型化、新功能日益成为磁性材料的研究趋势。由此具有极高能量密度的稀土永磁材料,尤其是具有小尺寸效应、表面效应、隧道效应等新物理现象的纳米稀土永磁材料越来越引起了人们的重视,相关研究方兴未艾。我国得天独厚的稀土资源优势,为稀土永磁材料的发展提供了极为有利的条件。开展纳米稀土永磁材料及应用研究,将对我国稀土相关产业的发展和稀土资源的有效利用起到积极的促进作用。 最近几年在用表面剂辅助高能球磨技术制备RCo5(R=Sm、Pr、Y、Ce)纳米稀土永磁材料研究中,发现球磨产物为一种具有较高形貌比的多晶的片状粒子,更为特殊的是这种片状粒子具有片外织构,即其组成的晶粒的c轴垂直于片状粒子的表面。这一发现对于制备高性能各向异性粘结磁体具有重要的意义。烧结NdFeB 是目前性能最好的永磁材料,各向异性的NdFeB粘结磁体正在不断发展之中。 关键词:稀土永磁材料、纳米磁性材料、研究现状、制备方法

一、永磁材料的研究现状 1、永磁材料的发展 永磁材料是这样的一种磁性材料:在被磁化至饱和然后去掉磁化场以后,然能够保留一部分的磁性,因此可以不需要电能的持续输入而提供磁场。其主要的性能指标是剩磁(Mr),矫顽力(iHc)和最大磁能积((BH)Max),其中最大磁能积是最重要的指标,它直接决定了同等设计条件下永磁材料的使用量和成本[1]。纵观永磁材料的发展史,磁性材料的发展就是最大磁能积的提高的过程。 在十九世纪末二十世纪初,永磁材料的工业使用开始显现,当时采用的是钨钢、碳钢、铬钢和钴钢等永磁材料磁能积(BH)max不到1 MGOe [2]。永磁材料大规模的使用在三十年代末,以成功研制了铝镍钴(AlNiCo)永磁材料为代表。铝镍钴永磁磁化强度很高,但顽力很小,磁能积仅5-10MGOe 左右。铝镍钴永磁的居里温度高达890℃,具有非常高的温度稳定性,因此在计测仪表及航空航天器件等对温度稳定性要求高的领域仍在使用。五十年代,人们研制出了铁氧体永磁。铁氧体永磁磁性能较差,磁能积不超过5 MGOe,但以廉价的氧化铁为原料,成本很低,主要应用于玩具、扬声器等对磁性能要求不高的领域。在六十年代,稀土钴永磁材料的问世,意味着稀土永磁体时代的到来。在1967年Dayton 大学(美国)的Strnat等人,用粉末烧结法成功地制备了SmCo5永磁体。由于稀土Sm的强磁晶各向异性(磁晶各向异性常数Ku达到10MJ/m3),因此SmCo5磁体的矫顽力非常高,磁能积一般在20 MGOe左右。值得注意的是SmCo5是第一种、工业规模使用的稀土永磁材料[3]。七十年代初出现了以Sm2Co17为基础的第二代稀土永磁,磁能积达到30 MGOe。钐钴磁体含有昂贵而稀缺的战略金属元素Co和稀有金属Sm,成本较高,但由于居里温度高(750-940℃),主要应用于航空航天、军事工业等高技术领域和高温工作环境。八十年代初出现了第三代稀土磁体钕铁硼(Nd2Fe14B)永磁体。钕铁硼永磁综合磁性能最好,磁能积达到50 MGOe以上,且成本相对较低,被誉为一代磁王。此外,在历史上还有Fe-Co-V、Cu-Ni-Fe、AlMnC、Fe-Co-Mo、MnBi 合金等被用作永磁材料[4]。这些材料,普遍磁性能较低,而且成本比较高,目前已经较少使用。在特殊场合下,采用的永磁材料还有FeCrCo、AlNiCo、PtCo 等材料。就目前发展趋势来看,Ba、Sr 铁氧体在工业应用较多的情况将会在许多场合被Nd-Fe-B类的材料所取代。稀土类永磁材料的产值已经很大程度超过铁氧体永磁材料,综上所述稀土永磁材料的生产,已经发展成为一大产业[5]。

BNPSR粘结钕铁硼的特性和参数表

BNP-SR 粘结钕铁硼的特性和参数表 粘结钕铁硼磁铁的磁性能参数表:压制成型NdFeB 性能和牌号BNP-6 BNP-8L BNP-8 BNP-8SR BNP-8H BNP-9 BNP-10 BNP-11 BNP-11L BNP-12L 剩磁 B r T(Gs) 0.55-0.62 0.60-0.64 0.62-0.69 0.62-0.66 0.61-0.65 0.65-0.70 0.68-0.72 0.70-0.74 0.70-0.74 0.74-0.80 矫顽力H CB kA/m(kOe) 285-370 (3.6-4.6) 360-400 (4.5-5.0) 385-445 (4.8-5.6) 410-465 (5.2-5.8) 410-455 (5.2-5.7) 400-440 (5.0-5.5) 420-470 (5.3-5.9) 445-480 (5.6-6.0) 400-440 (5.0-5.5) 420-455 (5.3-5.7) 内禀矫顽力H CJ kA/m(kOe) 600-755 (7.5-9.5) 715-800 (9-10) 640-800 (8-10) 880-1120 (11-14) 1190-1440 (15-18) 640-800 (8-10) 640-800 (8-10) 680-800 (8.5-10) 520-640 (6.5-8) 520-600 (6.5-7.5) 最大磁能积(BH) max kJ/m 3 (MGOe) 44-56 ( 5.5-7 )56-64 (7.0-8.0 )64-72 (8.0-9.0 )64-72 (8.0-9.0 )64-72 (8.0-9.0 )70-76 (8.8-9.5 )76-84 (9.5-10.5 )80-88

磁性纳米材料

磁性物质的应用可以一直追溯到中国古代,早在公元前4世纪,我们的祖先就开始利用磁性材料,并且制造出4大发明之一的指南针,用于军事和航海。因此,磁性物质的研究是一个古老而重要的领域,也是工业应用方面广泛研究的课题。 纳米材料与常规粗晶材料具有很大性质上的不同,除了具有普通材料的性质之外,还具有特殊的纳米效应,所以,纳米材料具有许多优异的光学、电学、热学、磁学和力学性质,已成为新世纪材料科学研究的热点,并给传统的磁性产业带来了跨越式发展的重大机遇和挑战。纳米尺度磁性材料的发展,使材料的磁性能发生了量变到质变的飞跃,显著地提高了材料的磁性能。磁性材料作为材料中的一个重要成员,一直紧密伴随着纳米科技的发展,是纳米材料学中不可或缺的一部分。研究表明,当材料的尺寸进入纳米尺度后,比表面积急剧增大,表面能相应升高,量子效应体现出来,使得磁性纳米材料具有一些奇异的物理性质,为此,磁性纳米材料成为信息、生物、化学材料等领域的一个研究热点。 一、磁性纳米材料的制备 在人们所熟知的大量磁性材料中,由于不能同时满足高饱和磁化强度和稳定性高的要求,饱和磁化强度高但稳定性低的材料应用在一定程度上受到了限制。目前可选作磁性微粒的仅有少数几种,主要为金属氧化物,如三氧化二铁(Fe2O3)、MFe2O4(M=Co,Mn,Ni)、四氧化三铁(Fe3O4),二元和三元合金,如金属铁、钴、镍及其铁钴合金、镍铁合金,以及钕铁硼(NdFeB)、镧钴合金(LaCo)合金等,它们的稳定性(即抗氧化能力)依次递减,但饱和磁化强度却按上述次序递增。纳米科技的发展,使这些磁性材料的应用成为可能,目前,磁性材料纳米化已成为材料科学的一个发展趋势。 磁性纳米材料的制备技术决定了其性质,关系着最终工业应用。目前磁性纳米材料制备技术可以有多种分类,一种是分做物理法和化学法;另一种是按照物质状态进行分类,如固相法、液相法和气相法。其中,固相法包括非晶晶化法和高能球磨法;液相法包括喷雾法、沉积法、蒸发法、溶胶凝胶法、溶剂挥发分解法及电沉积法;气相法包括熔融金属反应法、气体冷凝法、真空蒸镀法、溅射法、激光诱导法、电加热蒸发法、混合等离子法及化学气相沉积法等。 这些方法各有其优缺点:非晶晶化法是在非晶基础上通过退火的热处理方式实现纳米晶化的种方法;高能球磨法是在高能球磨机中,将几十微米的磁性材料粗颗粒通过与研磨球、研磨罐及颗粒之间的频繁碰撞,使这些微米的固体颗粒发生反复地被挤压、变形、断裂、焊合等强烈的塑性变形,磁性材料颗粒表面的缺陷密度增加,晶粒逐渐细化,直至形成纳米级磁性颗粒。球磨法工艺操作简单,成本也较低,但使用该法制备的磁性纳米材料容易引进杂质,很难得到均匀而细小的颗粒,同时还存在分散性较差、晶体缺陷较多、颗粒稳定性较低、能耗很大的缺点。 溶胶凝胶法是利用金属有机或无机化合物作为前体,经溶液、溶胶、凝胶而固化,优点是工艺简单、反应物种多、产物颗粒均一、过程易控制、分散性好、易实现高纯化、反应周期短、反应温度低,但是制备成本高,而且还需要高温煅烧,这对小粒径磁性纳米颗粒的合成不利。 机械合金化法能制备出常规方法难以获得的高熔点金属和合金纳米材料,还可以制备纳米金属间化合物、互不相溶体系的固溶体及纳米晶陶瓷复合材料等,该法工艺简单、效率高,因而是制备磁性纳米材料的一种有效工艺方法。 溅射法是工艺比较成熟的方法,产量大、工艺过程比较简单、成本低、晶粒度容易控制,但缺点是由于辊表面不可避免地存在一些缺陷,因而通过此法制得的条带存在微裂纹等缺陷,并且利用该方法只能制备出二维的磁性纳米材料薄带。 沉淀法包括共沉淀法、均匀沉淀法和直接沉淀法,共沉淀法适合制备氧化物,是在混合的金属盐溶液中添加沉淀剂,即得到组分均匀的溶液,再进行热分解,特点是简单易行,但

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