NdFeB材料调查报告
钕铁硼合金是第三代永磁材料，其试样和产品的性能均是当今永磁材料中最高的，最大磁能积分别为431KJ/m3和366KJ/m3，室温下剩磁B r可高达1.47T，磁感应矫顽力H c可达992kA/m。同时该合金的机械强度比其它永磁材料高，韧性好，密度小，但是居里温度T c较低（312℃），磁感应温度系数较大（-0.126%C-1），B r的温度系数可达-0.13%C-1，H ci的温度系数达-（0.6~0.7）%C-1，使用温度低，热稳定性和抗腐蚀性能差（合金中含有极易氧化的钕），易生锈。
一、NdFeB材料的组分、分类及制备
Nd-Fe-B系永磁材料，是以Nd2Fe14B化合物为基体，含有少量富Nd和富B相的永磁材料，其大体成分为：~36wt%Nd，~63wt%Fe，~1wt%B，主要成分为稀土（RE）、铁（Fe）、硼（B）。其中稀土Nd为了获得不同性能可用部分镝（Dy）、镨（Pr）等其他稀土金属替代，铁也可被钴（Co）、铝（Al）等其他金属部分替代，硼的含量较小，但却对形成四方晶体结构金属间化合物起着重要作用，使得化合物具有高饱和磁化强度，高的单轴各向异性和高的居里温度。
钕铁硼永磁材料钕铁硼分为烧结钕铁硼和粘结钕铁硼两种，其制备主要有熔炼-粉末冶金法、熔体快淬法、还原扩散法和粘接磁体四种方法。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。除还原扩散法需要Nd2O3外，其它方法均需以金属钕或Nd-Fe合金为原料。钕铁硼的烧结体是多相体系，除Nd2Fe14B外，还有富钕存在，因此在熔炼时按Nd15Fe77B8标称组分配料，获得的合金锭经球磨至粒度约为3μm粉末，然后在垂直于外磁场（~10kOe）方向压制成型。压制的坯料在约1380K下于保护气氛中烧结，随后迅速冷却。然后在富钕相熔点的温度（约880K）下进行后烧结处理，再快速冷却。这样处理后的坯料再充磁，即可制得Nd2Fe14B 永磁体。
熔体旋淬工艺制备法即将熔融的金属液流直接喷射到高速旋转的冷衬底上，使熔体急速凝固，并用惰性气体进行保护以防止氧化。制备薄带厚15~30μm，薄带可能是非晶态，也可能是微晶态。NdFeB的最佳矫顽力出现在适中的淬速下，即产生直径小于100nm的晶粒（比烧结磁体的晶粒约小100倍）。就成分而言，快淬薄带比烧结体更接近于Nd2Fe14B单相成分。
钕铁硼磁体生产中原材料占总生产成本的比例为45~50％，其中金属钕占原材料成本的比重高达60%。
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。
二、磁性能参数
2.1 NdFeB材料的磁性能参数
NdFeB磁体的磁性能远高于Sm2Co17系列的第三代稀土永磁材料，其剩磁（Br）是钐钴永磁的1~2倍，是铁氧体的3~5倍，内禀矫顽力是铁氧体的5~15倍。NdfeB材料主要磁性能参数有剩磁Br，矫顽力H CB，内禀矫顽力H CJ，最大磁能积(BH)max，居里温度Tc，最高工作温度等，具体牌号及相关参数见表2-1，2-2，2-3。
表2-1 常见NdFeB牌号及性能参数
表2-2 常见NdFeB材料牌号最高工作温度
表2-3 磁性能参数单位及换算
环境条件的变化将引起磁性能两个方面的变化，一是磁畴结构变化引起的，被称为磁时效，磁时效是可逆的，当磁铁再一次磁化或充磁时又能恢复原来的磁性能；另一种是磁铁的显微组织变化引起的，称为组织时效，是不可逆的，当再一次充磁时，不能恢复原来的磁性能。
2.2 永磁材料的温度稳定性
表2-4 NdFeB材料温度稳定性参数
磁铁的剩磁B是随温度的升高而减小的，设B(T0)是永磁体的起始B，当温度变化到T1时，磁通B降低到B(T1)；当环境温度又恢复到T0时，一般情况下磁通不能恢复到B(T0)，而只能恢复到B’(T0) 对于矫顽力较小的磁体，长径比L/D对h irr和h rer的影响较大，当L/D较大时，h T、h irr和h rer较小；对于高矫顽力永磁体，L/D对其影响较小。一般来讲，永磁体矫顽力越高，其h T、h irr和h rer参量就越小。 永磁体在使用之前或测试性能之前，在某一温度加热一段时间，这一处理称为老化处理。在老化处理过程中，使磁铁不稳定的组织或畴结构的因素将得到消除，显著地降低h T、h irr、h re和α。 轻稀土金属化合物的磁化强度随温度的升高是降低的，它的磁通B具有负的温度系数。但是在一定的温度范围内，重稀土金属化合物的磁化强度随温度的升高而升高，在相应的温度范围内具有正的温度系数，可见轻稀土化合物与重稀土化合物的磁化强度随温度的变化具有补偿作用。将轻稀土化合物中的LR元素部分的用重金属化合物HR取代，做成复合稀土金属化合物，当重金属含量达到某一适当的量时，就可使得该化合物在某一温度范围内磁化强度或磁感应强度B不随温度变化，即α≈0。 2.3 工艺对NdFeB材料磁性能的影响 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。 制粉时加入抗氧化剂,能有效地降低氧含量,矫顽力也比传统工艺生产的磁体矫顽力高160kA/ m 左右。烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力随成型时取向度的提高而下降。取向磁体和未取向磁体的矫顽力差别是很大的。但是,经取向成型磁体的剩磁比未取向磁体的剩磁高1/ 2 以上,磁能积就高得更多了。这是因为未取向成型的磁体是各向同性的,剩磁低,测试曲线方形度也大大降低,严重影响了磁体的磁能积。所以,在成型压制之前一定要充磁取向,而且充磁取向磁场还应较高,一般为2. 0T左右。减少氧含量可提高矫顽力,因为氧的相对含量上升将使稀土的相对含量下降,而主相和富Nd 相的相对含量也会减少。富Nd 相包覆主相使其弥散分布,是矫顽力提高的原因,因此这两种相的减少都会导致矫顽力的降低。 烧结钕铁硼磁体的内禀矫顽力随成型时的取向度提高而下降。取向磁体和未取向磁体的矫顽力差别是很大的。但是，经取向成型磁体的剩磁比没有取向磁体的剩磁高一半以上，磁能积就高的更多了。这是因为没有取向成型的磁体是各向同性的，剩磁低，测试曲线方形度也低，严重影响了磁体的磁能积。 如果合金的基体是单相，在后期的热处理中没有相变发生，仅是改变晶界的状态，一般把烧结后的热处理称为后烧处理，或叫回火，反之则叫做时效处理。时效处理后剩磁增加较小，但矫顽力却能成倍的增加。 在通过工艺改善材料磁性能时应当注意的是，磁晶各向异性导致了单晶磁致伸缩的各向异性和热膨胀性质的各向异性, 单晶体的磁致伸缩各向异性和热膨胀的各向异性将会导致磁体由高温向低温冷却过程中内部产生很大的内应力, 会使材料的力学性能变差。由于具有优良磁性能的永磁体具有高的磁晶各向异性, 所以磁体的磁性能越高, 力学性能越差。 三、物理性能参数 3.1 NdFeB材料的物理性能 稀土永磁材料机械加工性能普遍较差。现有产品的加工是以降低10%~20%的成品率为代价的，并且在生产和使用过程中容易出现开裂、掉边掉角、剥落等问题。烧结NdFeB可进行钻孔加工，但仍然很脆。根据不同研究者对各种牌号烧结NdFeB磁体力学性能指标的测试，其机械强度参数值如表3-1所示。其断裂韧性比普通金属材料低1~2个数量级，与陶瓷材料相当，是一种强脆性材料。 表3-1 钕铁硼材料物理性能参数 3.2 工艺对NdFeB材料物理性能的影响 添加微量晶界合金后磁体具有较高的抗弯强度。当添加的晶界合金中B含量为0.95%原子分数时, 抗弯强度可达最高值397 M Pa, 而单合金法制得的磁体抗弯强度仅为309 MPa, 添加晶界合金几乎不影响磁体的磁性能。 当加入0.5%的Cu时,可使NdFeB的抗弯强度提高26.4% (从205.4M Pa提高到259.7 M Pa) , 使三元系NdFeB烧结磁体的抗弯强度提高68.6% (从154 MPa提高到259.7 MPa)；但同时使NdFeB的断裂韧性下降9.9% (从3.47 MPa ·m1 /2下降到3.12 MPa ·m1 /2 ) ,使NdFeB烧结磁体的断裂韧性下降37.4% , (从5 MPa ·m1 /2 下降到3.127 MPa ·m1 /2 )。 与Cu元素相比, Nb元素具有更明显的强化效果。加入0.5% (重量百分比) Nb时，可使NdFeB烧结磁体的抗弯强度提高52.2% (从205.4MPa提高到312.7MPa ) , 使三元系NdFeB烧结磁体的抗弯强度提高103.1% (从154MPa提高到312.7MPa) ，使NdFeB 烧结磁体的断裂韧性达到3.677 MPa·m1 /2 (提高了5.9% )，使三元系NdFeB烧结体的断裂韧性下降了26.4%。Nb含量提高到1%时, 使NdFeB烧结磁体的抗弯强度提高89.9%。加入1%的Nb使NdFeB烧结磁体的断裂韧性达到3.937MPa ·m1 /2，提高了13.3% ，但比三元系NdFeB烧结体的断裂韧性下降了21.5%。 用富Pr的晶界相合金取代Nd可以提高磁体的抗冲击性，重稀土元素Dy在晶界相的大量添加可导致磁体力学性能的降低。 钕铁硼合金的熔点随成分变化而变化，例如Nd17Fe76B7合金的熔点约为1170℃，Nd的含量越高，合金的熔点就越低。 压坯是许多粉末颗粒的机械堆积体，它的相对密度只有60%~70%，内部空隙很大，强度低，磁性能也很低。烧结时，由于原子的扩散，不同的粉末颗粒彼此熔合在一起而形成一个整体。烧结后的磁体不仅密度增加（94%~98%），机械强度，磁性能如剩磁、矫顽力、磁能积等都大大的提高。 四、NdFeB材料加工工艺及对性能参数的影响 4.1 NdFeB加工工艺流程 4.1.1 粉末冶金法 采用粉末冶金法熔炼1kgNd15Fe77B8所需的原材料包含33%的纯金属Nd（98%~99%）或钕铁合金，65.7%的工业纯铁和1.3%的B粉或B-Fe。用B-Fe比B粉好，B-Fe成本低，易于加入，成分易于控制，熔炼方便；若用B粉加热至540~870℃时B粉会急剧氧化生成氧化物，同时会喷溅与挥发；若用B粉做原材料，可将B粉与Fe粉压成块。一般的NdFeB粉末冶金法工艺可以概括为：原材料准备→冶炼→铸锭→破碎与制粉→磁场取向与压型→烧结→回火→机加工与表面处理→检测几个步骤。 熔炼的目的是将纯金属料(Fe、Nd、B-Fe、Dy、A1、Nb、Co、Cu等)熔化，并确保所有的金属料熔清。纯Fe和金属Nd等的熔点较高，应设法使它们完全熔清；金属的挥发和氧化损失会造成成分不准确，为此一般采用真空感应炉熔炼，真空度应达10-2～10-3Pa以上。 铸锭组织不仅对制粉、取向、烧结工艺，而且对粉末性质和最终烧结磁性能均有重要影响。没有优良的铸锭组织，就不可能制造出高性能烧结永磁体。良好的铸锭组织应是：柱状晶生长良好，其尺寸细小，富Nd相沿晶界均匀分布，但不得有大块的富Nd相，以及不存在α-Fe晶体。铸锭凝固是一个形核长大的过程。在结晶过程中，形核率越大，将有更多的晶核同时成长。这样，得到的片状晶尺寸会更细小。为了制造高性能Nd-Fe-B系永磁体，将铸锭组织的片状晶尺寸控制在5μm以下是较为理想的。 制粉目的是将大块合金锭破碎成一定尺寸的粉末。包括粗破和磨粉两个工艺过程。粗破碎方法有两种：一种是氢破碎(HD)，另一种是机械破碎。将粗破后的246μm～175μm (60～80目)的中等粉末研磨至3～4μm 细粉，该种磁粉绝大多数为单晶体。一般采用球磨制粉或气流磨制粉两种方法。球磨制粉有滚动球磨、振动磨、高能球磨等。气流磨制粉是利用气流将粉末颗粒加速到超音速，使之相互对撞而破碎。钕铁硼的热 稳定性较差，大块样品在被磨成粉末状的时候热稳定性要下降，所以在制粉过程中要有保护截止以防止氧化。破碎制粉时所用的介质可以是汽油，甲苯，石油醚，或其它有机液体或惰性气体如氮气、氩气等，然后再进一步研磨。磨粉是将粗颗粒研磨到3~5μm，通常的方法有振动球磨、滚动球磨和气流磨。球磨介质可用甲苯、航空汽油、石油醚、环乙烷、氟氯烷等，球磨后在真空中或氩气流中干燥。 粉末磁场取向是制造高性能烧结Nd-Fe-B永磁体的又一关键工艺技术之一。烧结Nd-Fe-B系永磁体的磁性能主要来源于具有四方结构的Nd2Fe14B基体相，它是单轴各向异性晶体，c轴为易磁化轴，a轴为难磁化轴。对于单晶体来说，当沿其易磁化轴磁化时，有最大的剩磁。如果烧结永磁体的各个粉末颗粒的c 轴是混乱取向的，则得到的是各向同性磁体，这是最低的。如果使每一个粉末颗粒的易磁化方向(c轴)沿相同方向取向，制成各向异性磁体，则沿粉末颗粒c轴取向的方向有最大的剩磁。在制粉阶段得到的3～5μm 的粉末颗粒，一般来说它们是单晶体，但不是单畴体，所以粉末颗粒在磁场中的取向分两个阶段完成。第一阶段是各个粉末颗粒变成单畴体。第二阶段是磁畴内的磁矩转动过程。 粉末压形有两个目的，一是将粉末压制成一定的形状与尺寸的压坯，二是保持在磁场取向中所获得的晶体取向度。目前，普遍采用的压形方法有三种，即模压法、模压加冷等静压、橡皮模压(加冷等静压)。也可分为干压和湿压两种。 烧结过程是将Nd-Fe-B粉末压坯加热到粉末基体相熔点以下的温度，并进行保温处理一段时间。目的是提高压坯密度，改进粉末颗之间的接触性质，提高强度。使磁体具有高永磁性能的显微组织特征。烧结可粗略地分为固相烧结和液相烧结。除了传统的在氩气保护下烧结和在真空中烧结方式，目前还出现有电火花烧结、放电等离子烧结、微波烧结、电场快速反应烧结等新的方法。 Nd-Fe-B永磁合金烧结并快冷后(烧结态)，磁性能较低，回火处理可显著提高Nd-Fe-B合金的磁性能，尤其是矫顽力。回火处理有一级回火和二级回火处理两种。两级回火处理可获得较好的磁性能。 NdFeB材料后期加工处理方法主要有车削，磨削，电火花，超声波，超声波辅助电火花等。 4.1.2 还原扩散法（R/D） 还原扩散法制造稀土永磁的基本原理是用金属钙还原稀土氧化物，使之变成纯稀土金属，再通过稀土金属与钴或铁等过渡族金属原子的互扩散，直接得到稀土永磁粉末。 4.2组分对NdFeB材料性能的影响 在NdFeB中加入适量的Nb、Mo、V、W、Zr、Ti元素，可以提高矫顽力，增强耐腐蚀性。Nb的添加能提高Hci，且几乎不影响Br，少量Nb能有效提高含Dy、Co合金的磁性能，使退磁曲线保持良好的方形度；Mo可以使含Co的合金晶粒细化，粒度分布变窄，并在一定程度上抑制软磁性相出现；当Ti含量小于1.2%时，Cu(0.8%)和Ti晶间复合添加可大幅增加烧结NdFeB磁体的矫顽力，剩磁变化不大。。当Ti含量大于1.2%时矫顽力略有下降，剩磁急剧下降。 加入适量的Co、Al和重稀土元素，可使Tc升高到450~500℃，αB下降到0.05~0.07%K-1，加入一定量的钛、铌等元素可以提高合金磁极化强度矫顽力，降低高温不可逆损失，增强热稳定性，同时Al还可以提高材料的矫顽力。 Co可以改善磁体的耐腐蚀性，提高居里温度。随着Co含量增加，合金的居里温度线性地提高，磁感 可逆温度系数a明显地降低。当Co含量小于5%(原子分数)时，(BH)max和Br几乎不降低，但Hcj明显地降低。当Co含量在10%~25%at时，Br和(BH)max稍有降低，而Hci几乎保持不变。当Co含量大于30%时，会导致Br和Hci的降低，并且磁通不可逆损失急剧地上升，添加少量Cu后可以抵消这种负作用。Cu 提高矫顽力和剩磁，过量添加则可能对晶界的湿润不利，引起密度降低，进而使矫顽力，剩磁降低。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，并减少可逆磁通损失，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。 在NdDyFeAIB合金中添加sn能显著改善矫顽力热稳定性，减少磁通不可逆损失，从而使合金的工作温度大大提高。 随着合金中Th含量在0~0.86%范围内增加，H CJ显著增加，Br则显著减小，Br基本上没有变化。当Th增加到0.86%(at)时，Br仍然没有变化，H CJ和αBr却有明显增加。在所研究的范围内，Th含量由0%增加到0.43%(at)时，H CJ增加最快，当Th含量超过0.43%(at)时，H CJ增加速度减缓。 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，确保较高温度下的耐热性。Dy含量较低时，Hci上升很明显，以后逐渐平缓；Tb提高Ha的效果比Dy显著。但是它的价格太昂贵，故较少在实际中应用。 Ni能部分置换Fe，使居里温度升高，但使饱和磁化强度和矫顽力下降。Ni能显著改善抗蚀性，起作用比Co还强。 添加Sn 能显著降低磁通不可逆损失，使居里温度Tc 提高。Si也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。 表4-1 RE2Fe14B化合物基本参数 注：La-57镧，Ce-58铈，Pr-59鐠，Nd-60钕，Pm-61钷，Sm-62钐，Eu-63铕，Gd-64钆，Tb-65铽，Dy-66镝，Ho-67钬，Er-68铒，Tm-69铥，Yb-70镱，Lu-71镥。 4.4 工艺对化学性能的影响 提高钕铁硼合金的抗腐蚀性除降低合金中氧含量外，常在永磁体表面涂或镀保护层如镀锌、镀镍、镀镍铜镍、烤漆、涂敷环氧树脂、铝离子喷镀、电泳漆、磷化、镀金、镀银、镀铬、氮化钛耐磨损涂层等，一般涂层厚度为10~40μm。不同涂层的抗腐蚀能力不同，环氧树脂涂层抗溶剂、抗冲击能力、抗盐雾腐蚀能力良好，电泳涂层抗溶剂、抗冲击能力良好，抗盐雾腐蚀能力极好，电镀有极好的抗溶剂、抗冲击能力，但抗盐雾能力较差，为增强图层防护能力，往往采用多种涂层的复合。表4-2列出了不同镀层工艺参数及对材料的影响。 表4-2 不同镀层参数对比 在镀Zn，Ni，环氧树脂，PARYLENE-C涂层几种方法中，高分子材料和环氧树脂涂层对磁体的保护作用最大,但是成本比较高,对施镀的环境和质量也有较高的要求。Ni涂层的成本比Zn涂层高,所以在一些没有太多腐蚀性介质的环境中,可以对NdFeB 磁体采取化学镀Zn的方式来加以保护,从而有效降低成本;对有些酸碱盐介质,如果浓度很小,则可以采用Ni涂层来保护磁体;如果酸碱盐的浓度比较大,则一定要采用高分子材料或者环氧树脂涂层.各种涂层对磁体的性能都有一定的影响。表中的B r为剩余磁通密度,可以看出高分子材料涂层使其降低了0. 09 T,而其他几种涂层影响较小。Hcj为内禀矫顽力,高分子和Ni涂层使其略有增长,其他两种涂层变化不大。最大磁能积(BH)max方面,Ni涂层使其增加了4.22 kJ /m3；Zn 涂层使其增加了0.46kJ /m3；高分子材料涂层使其减少了31.68 kJ /m3；环氧树脂涂层使其减少了12.66 kJ /m3。 总的来说,Ni涂层和Zn涂层对磁体的性能影响较小,环氧树脂涂层和PARYLENE-C涂层对磁体的性能影响相对较大。这是因为Zn和Ni属于金属材料,本身导磁;而环氧树脂和PARYLENE 2C不导磁,但是由于其涂层很薄,所以影响不大。磁体涂覆涂层后抗腐蚀性能得到提高,但是不同的涂层提高的程度有所不同:其中PARYLENE 2C涂层对磁体的保护作用明显,环氧树脂和Ni涂层次之, Zn涂层的效果较差。涂层对磁体的磁性能在一定程度上都有影响。PARYLENE 2C高分子材料和环氧树脂涂层使磁体磁性能的某些指标有所减弱; Ni涂层和Zn涂层对磁体的磁性能影响不大。在生产中,应该根据使用环境成本等具体要求来选择 适当的涂层。 五、原材料矿产及工厂分布分析 5.1 国内稀土矿产主要分布 中国占世界稀土资源的41.36%，主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿、江西风化壳淋积型稀土矿、湖南褐钇铌矿和漫长海岸线上的海滨砂矿等等。我国稀土矿主要分为以内蒙古包头白云鄂博稀土矿为代表的混合型轻稀土矿、四川冕宁氟碳铈轻稀土矿和以南方中重离子稀土矿。 以区域稀土资源为核心，中国稀土产业形成了三大基地和南北两大稀土生产体系的格局。三大基地：一是以包头混合型稀土为原料的北方稀土生产基地，分离能力约8万吨。二是以江西等南方七省的离子型稀土矿为原料的中重稀土生产基地，分离能力约 6 万吨。三是以四川冕宁氟碳铈为原料的氟碳饰矿生声墓地分离能力约3 万吨。 广西稀土矿产资源主要有独居石、磷钇矿、离子吸附型稀土矿和伴生在钛铁矿、锰矿和铝土矿中的伴生矿，储量在全国名列前茅。其中，离子吸附型稀土资源预测总量居全国第一位。到目前为止，广西稀土资源基本未开发，是全国稀土资源丰富的省区中唯一没有进行规模开发利用的地方。 全球稀土资源的80%在我国，而国内的资源主要集中在内蒙和江西两地。我国稀土资源三大产地(包头、江西、四川)为了延伸发展烧结钕铁硼磁体产业链，目前都在大力发展金属钕(镨钕)的生产，正在形成垄断优势。国内外烧结钕铁硼磁体厂商为了获取原料也纷纷向稀土资源和产地靠拢。 5.2 国外主要钕铁硼生产商分布 目前,日本企业是全球高性能钕铁硼永磁材料行业的领先者,其中日立NEOMAX 是全球最大的高性能钕铁硼永磁材料生产厂商, 其研制出的磁能积为59.5MGOe 的高性能钕铁硼永磁材料,是迄今国际公开报道的磁能积水平最高的烧结钕铁硼永磁体。日本TDK公司是全球磁性材料最全的企业。住友特殊金属公司是烧结钕铁硼永磁的专利拥有者和最大生产企业。 德国V AC公司通过生产工艺的不断改进和新金属的不断采用, 研制出了磁能积为56.7MGOe 的高性能钕铁硼永磁材料。 日本爱普生公司将粘结钕铁硼工厂全部移到上海（上海爱普生磁性器件有限公司）。目前包括日本TDK、FDK、EPSON，荷兰PHILIP，美国MG公司等都已经或计划在中国建钕铁硼磁体、器件或终端应用工厂。日本昭和电工株式会社作为日本最大的永磁材料公司，2002年与包钢稀土高科技股份有限公司等合资成立了包头昭和稀土高科新材料有限公司。 美国约有6家公司生产烧结钕铁硼永磁，坩埚公司第一，其它还有Vgimag、GM公司的Magnequench(粘结钕铁硼磁粉的主要供应厂商)、日立应用磁学和电子能量公司等。 高性能钕铁硼永磁材料磁性能水平的高低很大程度上决定于产品的生产工艺. 传统的高性能钕铁硼永磁材料生产工艺以日本住友的干法工艺和日本日立的湿法工艺为代表, 此两种工艺可将产品的含氧量控制在2000PPM 左右.为进一步降低氧的含量,经过不断的改进, 合并后的NEOMAX(2007 年日本日立和日本住友合并)开发出了低氧干法工艺,可将产品的氧含量控制在1,000-2,000PPM.目前,国内开发出的较为先 进的生产工艺为烟台正海磁性材料有限公司的无氧工艺,可将磁体中的氧含量控制在100-900ppm 范围内,达到了世界领先水平。 5.3 国内主要钕铁硼生产商分布 自1990年以来，在我国逐渐形成了浙江、山西和京津三大钕铁硼磁体生产基地。随后，包头和烟台等地区的烧结钕铁硼磁体产业也取得快速发展，大有形成五大基地的趋势。 浙江宁波已成为我国著名的“钕铁硼城”，除了有中科三环宁波科宁达公司外、还有宁波韵升高科磁业公司、宁波永久磁业有限公司、宁波招宝磁业有限公司、宁波金鸡钕铁硼强磁材料有限公司、等近20家钕铁硼磁体生产企业。其下属的慈溪市就有12家钕铁硼磁体生产厂，其中最大者为宁波合力磁材技术有限公司，年产能力达5000吨，全慈溪市产能超过10000吨。金华地区的浙江横店集团也是很有实力的钕铁硼生产企业，拥有东磁有限公司和浙江英洛华磁业公司。此外浙江还有杭州永磁集团（稀土永磁公司）、浙江升华强磁材料有限公司、浙江中科磁业有限公司、中国稀土永磁有限公司、浙江凯文磁钢、浙江中科迈高磁性材料有限公司等上规模生产企业。浙江2006年钕铁硼磁体实际产量超过3.7万吨（毛坯），占全国的50%以上。 山西省的钕铁硼行业产量居全国第二，但生产较为分散，企业多达60多家，产能约占全国1/4。以前产品多为中低档，但近年来加快了技术进步。由于受到原料涨价和国内产业向稀土产地转移的影响，也不得不向高档产品发展。他们于2000年成立了山西省磁材联盟，并于2004年进而成立了山西省钕铁硼行业技术中心，通过联合发展提高竞争力。实力较强的有恒磁科技（集团）公司、山西英洛华磁业有限公司（太原刚玉）山西盂县磁材厂、山西金山磁材公司、山西京宇磁性材料有限公司、通力实业发展(香港)有限公司、万荣恒磁等。该地区2006年钕铁硼磁体产量达到1.5万吨（毛坯）。约占全国进20%。 山东烟台地区拥有烟台正海磁性材料有限公司和烟台首钢磁性材料股份有限公司，两家规模虽然都各有800吨，但都是从日本、德国和美国等地引进世界一流的生产和检测设备，技术精良，以生产高性能钕铁硼磁体为主。 京津地区主要有中科三环下属的北京三环新材料高技术公司、北京高校创业股份有限公司、安泰科技股份有限公司、清华银纳公司、北京京磁技术公司、北京恒安泰达永磁材料有限公司、天津三环乐喜新材料有限公司、天津天和磁材集团、天津市津滨新材料工业有限公司等，合计产能达到10000吨，约占全国15%。 包头是我国最早研究开发钕铁硼并率先实现产业化的地区之一。现在主要钕铁硼生产企业有包头韵升强磁材料有限公司（年产钕铁硼2000吨）、包头昭和稀土高科新材料有限公司（年产钕铁硼合金1000吨）、包头神头磁业有限公司（年产钕铁硼1500吨）、包头瑞福鑫磁材有限公司（年产钕铁硼1000吨），加上在建的包头天石稀土新材料有限公司（1500吨），生产能力达到8000吨，约占全国的12%。山西左权神头冶金矿业有限公司在包头投资兴建包头市神头稀土科技发展有限公司，年产1500吨高性能钕铁硼。包头瑞福鑫磁材有限公司烧结钕铁硼产能已扩大到1000吨。包头天石稀土新材料有限公司正在包头稀土高新区兴建1000吨耐热钕铁硼。2007年以来就有媒体报道，包头物华特种材料有限公司预计在年内开工建设年产3000吨高性能稀土永磁材料生产线。浙江某企业也计划在包头建年产4000~5000吨钕铁硼合金的甩带快淬生产线，专门为浙江地区的钕铁硼磁体生产厂提供原料保障。 2006年，江西拥有年产9000吨金属钕（镨钕）的生产能力。江西稀土金属的生产企业主要有赣州虔东实业(集团)有限公司(3000吨/年)、江西南方稀土高技术股份有限公司(2500 吨/年)、赣南晨光稀土金属厂(2000吨/年)。2006年，日本昭和电工、日本东海贸易与赣州虔东实业集团有限公司、赣州红金稀土有限公司在江西省赣州经济开发区共同建设了一家名为“赣州昭和稀土新材料有限公司”的合资公司（年产钕铁硼合金2000吨），目的是确保高性能钕铁硼磁体原料的稳定供给。 四川省作为稀土三大资源产地，现拥有1500吨金属钕的生产能力，。现隶属于中国电子科技集团公司的四川西南应用磁学研究所（绵阳电子九所）是我国磁学领域最大的综合性应用磁学研究机构，主要从事磁性功能材料与特种器件的研发、生产和应用研究，技术力量雄厚。以该所为技术依托的绵阳西磁科技开发公司拥有1000吨稀土永磁生产能力。从事钕铁硼磁体生产的企业还有台湾任右磁电四川分公司（2000吨烧结钕铁硼磁体）、成都银河磁体股份有限公司（500吨粘结烧结钕铁硼）、宜宾金川电子有责任公司（国营第八九九厂）、宜宾812厂、核工业动力研究设计院（钕铁硼快淬磁粉）等。 钕铁硼磁铁介绍及性能表 第三代稀土永磁钕铁硼是当代磁铁中性能最强的永磁铁。它的BHmax值是铁氧体磁铁的5-12倍，是铝镍钴磁铁的3-10倍；它的矫顽力相当于铁氧体磁铁的5-10倍，铝镍钴磁铁的5-15倍，其潜在的磁性能极高，能吸起相当于自身重量640倍的重物。 由于钕铁硼磁铁的主要原料铁非常便宜，稀土钕的储藏量较钐多10-16倍，故其价格也较钐钴磁铁低很多。 钕铁硼磁铁的机械性能比钐钴磁铁和铝镍钴磁铁都好，更易于切割和钻孔及复杂形状加工。 钕铁硼磁铁的不足之处是其温度性能不佳，在高温下使用磁损失较大，最高工作温度较低。一般为80摄氏度左右，在经过特殊处理的磁铁，其最高工作温度可达200摄氏度。由于材料中含有大量的钕和铁，故容易锈蚀也是它的一大弱点。所以钕铁硼磁铁必须进行表面涂层处理。可电镀镍(Ni), 锌(Zn), 金(Au), 铬(Cr), 环氧树脂(Epoxy)等。 钕铁硼磁铁目前广泛应用于工业航空航天，电子，机电，仪器仪表，医疗等领域。而且非技术领域使用也越来越广泛，如吸附磁铁，玩具，首饰等。 生产流程： 配料---->熔炼---->制粉---->成型---->烧结---->测试---->机械加工---->电镀---->磁化---->检验---->包装 钕铁硼磁铁磁性能 Magnetic Properties of NdFeB Magnets 注：工作温度是指该温度下的开路磁通不可逆损失小于或等于5%，测试温度为20°C±2°C Note: Working temperature is tested under 20°C±2°C, the inevitable loss of magnetic force is no more than 5%. 钕铁硼基本知识 入门知识 肖忠洋 2015.03.16 磁学基础知识钕铁硼介绍磁钢运用 磁学基础知识 什么是永磁材料？ 可用于制造磁功能器件的强磁性材料称为磁性材料。 磁性材料包括：硬磁材料、软磁材料、半硬磁材料、磁致收缩材料、磁性薄膜、磁性微粉、磁性液体、磁致冷材料、以及磁蓄冷材料等。其中用量最大、用途最广的是硬磁材料和软磁材料。 硬磁材料与软磁材料的区别在于硬磁材料的各向异性场(H A)高，矫顽力(H c)高，这就意味着软磁材料很容易退磁，而硬磁材料可以长期保存很强的磁性，因此硬磁材料又成为永磁材料。 永磁材料分类 现代工业与科学技术的广泛应用的永磁材料有铸造永磁材料、铁氧体永磁材料、稀土永磁材料和其他永磁材料等四大类。铸造永磁材料是指AlNiCo（铝镍钴）系永磁材料；铁氧体永磁材料包括：Ba铁氧体永磁，Sr铁氧体永磁；稀土永磁材料包括：稀土钴系永磁材料和稀土铁系永磁材料；其他永磁材料主要有Fe-Cr-Co系，Fe-Ni-Gu系，Pt-Co系，Fe-Pt系.稀土钴系包括：1:5型Sm-Co永磁，2:17型Sm-Co永磁和粘结Sm-Co永磁。 稀土铁系包括：烧结Nd-Fe-B系永磁，粘结Nd-Fe-B永磁，2:17与1:12型间隙化合物永磁，纳米符合型永磁和热变型永磁。 永磁材料的性能对照表 永磁材料的主要磁性能指标是那些？ 永磁材料的主要磁性能指标是：剩磁（J r，B r）、矫顽力（H cb）、内禀矫顽力（H cj）、磁能积(BH) m。我们通常所说的永磁材料的磁性能，指的就是这四项。永磁材料的其它磁性能指标还有：居里温度（T c）、可工作温度（T w）、剩磁及内禀矫顽力的温度系数（α、β）、回复导磁率（μ 永磁材料技术磁参量 永磁材料的技术磁参量可分为非结构敏感参量（即内禀磁参量）如饱和磁化强度M s、居里温度T c等，和结构敏感参量如剩磁M r或B r、H cb、(BH) m等。前者主要有材料的化学成分和晶体结构来决定；后者除了与内禀参量有关外，还与晶粒尺寸、晶粒取向、晶体缺陷、参杂物等因素有关。 1、饱和磁化强度M 钕铁硼(NdFeB)永磁材料是以金属间化合物Nd2Fe14B为基础的永磁材料。钕铁硼具有极高的磁能积和矫顽力，可吸起相当于自身重量的640倍的重物。高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用，从而使仪器仪表、电声电机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能。 钕铁硼的优点是性能价格比高，具良好的机械特性，易于切削加工；不足之处在于居里温度点低，温度特性差，且易于粉化腐蚀，必须通过调整其化学成分和采取表面处理方法使之得以改进，从而达到实际应用的要求。 钕铁硼的制造采用粉末冶金工艺，将含有一定配比的原材料如：钕、镝、铁、钴、铌、镨、铝、硼铁等通过中频感应熔炼炉冶炼成合金钢锭，然后破碎制成3～5μm 的粉料，并在磁场中压制成型，成型后的生坯在真空烧结炉中烧结致密并回火时效，这样就得到了具有一定磁性能的永磁体毛坯。毛坯经过磨削、钻孔、切片等加工工序后，再经表面处理就得到了用户所需的钕铁硼成品。 表征磁性材料参数分别是： 1、磁能积（BH）： 定义：在永磁体的退磁曲线的任意点上磁通密度(B)与对应的磁场强度(H)的乘积。它是表征永 磁材料单位体积对外产生的磁场中总储存能量的一个参数。 单位：兆高·奥（MGOe）或焦/米3（J/m3） 简要说明：退磁曲线上任何一点的B和H的乘积即BH我们称为磁能积，而B×H的最大值称之为最大磁能积，为退磁曲线上的D点。磁能积是衡量磁体所储存能量大小的重要参数之一。在磁体使用时对应于一定能量的磁体，要求磁体的体积尽可能小。 2、剩磁Br： 定义：将铁磁性材料磁化后去除磁场，被磁化的铁磁体上所剩余的磁化强度。 3、矫顽力（Hcb、Hcj） Hcj（内禀矫顽力）使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度，我们称之为内禀矫顽力。内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量，是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。在磁体使用中，磁体矫顽力越高，温度稳定性越好。 Hcb(磁感矫顽力)给磁性材料加反向磁场时，使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力（Hcb）。但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。（对外磁感应强度表现为零）此时若撤消外磁场，磁体仍具有一定的磁性能。 4、温度系数 剩磁可逆温度系数αBr：当工作环境温度自室温T0升至温度T1时，钕铁硼的剩磁Br也从B0降至B1；当环境温度恢复至室温时，Br并不能恢复到B0，而只能到B0'。此后当环境温度在 烧结钕铁硼永磁材料国家标准 磁学名词 关于钕铁硼永磁体常用的衡量指标有以下四种： 剩磁（Br）单位为特斯拉（T）和高斯（Gs） 1T=10000Gs 将一个磁体在外磁场的作用下充磁到技术饱和后撤消外磁场，此时磁体表现的磁感应强度我们称之为剩磁。它表示磁体所能提供的最大的磁通值。从退磁曲线上可见，它对应于气隙为零时的情况，故在实际磁路中没有多少实际的用处。钕铁硼的剩磁一般是11500高斯以上。 磁感矫顽力（Hcb）单位是奥斯特（Oe）或安/米（A/m） 1A/m= 磁体在反向充磁时，使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力（Hcb）。但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。（对外磁感应强度表现为零）此时若撤消外磁场，磁体仍具有一定的磁性能。钕铁硼的矫顽力一般是10000Oe以上。 内禀矫顽力（Hcj）单位为奥斯特（Oe）或安/米（A/m） 使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度，我们称之为内禀矫顽力。内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量，是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。在磁体使用中，磁体矫顽力越高，温度稳定性越好。 磁能积(（BH）max ) 单位为兆高·奥（MGOe）或焦/米3（J/m3） 退磁曲线上任何一点的B和H的乘积既BH我们称为磁能积,而B×H的最大值称之为最大磁能积，为退磁曲线上的D点。磁能积是恒量磁体所储存能量大小的重要参数之一。在磁体使用时对应于一定能量的磁体，要求磁体的体积尽可能小。 ·各向同性磁体：任何方向磁性能都相同的磁体。 ·各向异性磁体：不同方向上磁性能会有不同；且存在一个方向，在该方向取向时所得磁性能最高的磁体。 烧结钕铁硼永磁体是各向异性磁体。 ·取向方向：各向异性的磁体能获得最佳磁性能的方向称为磁体的取向方向。也称作"取向轴"，"易磁化轴"。·磁滞回线：铁磁材料在经过充磁、退磁、反向充磁、再退磁周期性变化时，所获得的关于磁感应强度（横坐标）相对于磁场强度（纵坐标）变化的闭合曲线。 退磁曲线（即B-H曲线）：磁滞回线中，位于第二象限中的部分我们称之为退磁曲线。也即我们所说的B-H的曲线。如图所示：·退磁曲线的膝点：磁体退磁曲线上发生突变、明显发生弯曲的点。室温时退磁曲线呈直线的磁体，在温度升高到一定程度时都会出现膝点。如果磁体的工作点在膝点以下，磁体在动态磁路中工作时会产生不可逆损失。 ·负载线：连接工作点和退磁曲线坐标原点的一条直线（见上图）。·磁化强度：指材料内部单位体积的磁矩矢量和，用M 钕铁硼介绍： 诞生于八十年代初的第三代稀土永磁材料--钕铁硼，是当今世界上磁性最强的永磁材料，可分为烧结钕铁硼磁性材料和粘结钕铁硼磁性材料。 与烧结钕铁硼磁性材料相比，粘结钕铁硼磁性材料具有一次成形，多极取向的特点；主要应用于微电机上。 钕铁硼永磁体以其优异的性能、丰富的原料、合理的价格正得以迅猛的发展和广泛的应用。其主要应用在微特电机、永磁仪表、电子工业、汽车工业、石油化工、核磁共振装置、音响器材、磁悬浮系统、磁性传动机构和磁疗设备等方面。钕铁硼磁铁容易生锈、氧化，所以对钕铁硼磁铁，其表面通常需作电镀处理，如镀锌、镍、银、金等，也可以做磷化处理或喷环氧树脂来减慢其氧化速度。 钕铁硼的其他物理特性： Br 温度系数-0.11%/°C 密度7.4g/cm3 韦氏温度600Hv 拉伸温度8.0kg/mm2 比热0.12k Cak(kg°C) 弹性模量 1.6x1011N/m2 横向变形系数0.24 居里温度310-340°C 电阻率144Ω.cm 挠曲强度25kg/mm2 热膨胀系数4x10-6/°C 导热系数7.7cal/m.h.°C 刚度0.64N/m2 压缩率9.8x10-12m2/N iHc温度系数-0.60%/°C 表面处理： 镀锌、镍、锡、金、银、磷化处理、环氧树脂喷涂 特性：钕铁硼永磁材料是以金属间化合物Nd2Fe14B为基础的永磁材料。钕铁硼具有极高的磁能积和矫力，同时高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用，从而使仪器仪表、电声电机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能。 材质特点：钕铁硼的优点是性价比高，具良好的机械特性；不足之处在于居里温度点低，温度特性差，且易于粉化腐蚀，必须通过调整其化学成分和采取表面处理方法使之得以改进，才能达到实际应用的要求。 制造工艺：钕铁硼的制造采用粉末冶金工艺。 工艺流程：配料→ 熔炼制锭→ 制粉→ 压型→ 烧结回火→ 磁性检测→ 磨加工→ 销切加工→ 电镀→ 成品。 广泛的应用：稀土永磁体及元器件以其优异的性能，丰富的原料，合理的价格，正在得以迅速的发展和广泛的应用。其主要应用在微特电机，永磁仪表，电子工业，汽车工业，石油化工，核磁共振装置，音响器材，磁悬浮系统，磁性传动机构和磁疗设备等方面。 钕铁硼永磁材料是以金属间化合物Nd2Fe14B为基础的永磁材料。相对于铸造Al-Ni-Co系永磁材料和铁氧体永磁材料，钕铁硼具有极高的磁能积和矫顽力，可吸起相当于自身重量的640倍的重物。高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用，从而使仪器仪表、电声电机、磁选 从世界永磁材料的发展历史过程，看未来钕铁硼(NdFeB)稀土永磁的广泛应用。 世界永磁材料的发展经历了如下过程：40年代末出现了AlNiCo永磁，50年代诞生了铁氧体永磁，60 年代研制出了第一代稀土永磁SmCo5，70年代开发成功第二代稀土永磁SmCo17，1983年, 日本住友特殊金属公司和美国通用汽车公司各自研制成功钕铁硼(NdFeB)永磁，笫三代稀土永磁材料。研制成功最新一代“永磁王”—NdFeB。钕铁硼具有体积小、重量轻和磁性强的特点，是迄今为止性能价格比最佳的磁体。 常用各种永磁材料解释： 具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。又称硬磁材料。实用中，永磁材料工作于深度磁饱和及充磁后磁滞回线的第二象限退磁部分。常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。 ①铝镍钴系永磁合金。以铁、镍、铝元素为主要成分，还含有铜、钴、钛等元素。具有高剩磁和低温度系数，磁性稳定。分铸造合金和粉末烧结合金两种。20世纪30～60年代应用较多，现多用于仪表工业中制造磁电系仪表、流量计、微特电机、继电器等。 ②铁铬钴系永磁合金。以铁、铬、钴元素为主要成分，还含有钼和少量的钛、硅元素。其加工性能好，可进行冷热塑性变形，磁性类似于铝镍钴系永磁合金，并可通过塑性变形和热处理提高磁性能。用于制造各种截面小、形状复杂的小型磁体元件。 ③永磁铁氧体。主要有钡铁氧体和锶铁氧体，其电阻率高、矫顽力大，能有效地应用在大气隙磁路中，特别适于作小型发电机和电动机的永磁体。永磁铁氧体不含贵金属镍、钴等，原材料来源丰富，工艺简单，成本低，可代替铝镍钴永磁体制造磁分离器、磁推轴承、扬声器、微波器件等。但其最大磁能积较低，温度稳定性差，质地较脆、易碎，不耐冲击振动，不宜作测量仪表及有精密要求的磁性器件。 ④稀土永磁材料。主要是稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。前者是稀土元素铈、镨、镧、钕等和钴形成的金属间化合物，其磁能积可达碳钢的150倍、铝镍钴永磁材料的3～5倍，永磁铁氧体的8～10倍，温度系数低，磁性稳定，矫顽力高达800千安／米。主要用于低速转矩电动机、启动电动机、传感器、磁推轴承等的磁系统。钕铁硼永磁材料是第三代稀土永磁材料，其剩磁、矫顽力和最大磁能积比前者高，不易碎，有较好的机械性能，合金密度低，有利于磁性元件的轻型化、薄型化、小型和超小型化。但其磁性温度系数较高，限制了它的应用。 ⑤复合永磁材料由永磁性物质粉末和作为粘结剂的塑性物质复合而成。由于其含有一定比例的粘结剂，故其磁性能比相应的没有粘结剂的磁性材料显著降低。除金属复合永磁材料外，其他复合永磁材料由于受粘结剂耐热性所限，使用温度较低，一般不超过150℃。但复合永磁材料尺寸精度高，机械性能好，磁体各部分性能均匀性好，易于进行磁体径向取向和多极充磁。主要用于制造仪器仪表、通信设备、旋转机械、磁疗器械及体育用品等。 分类 第一大类是：合金永磁材料，包括稀土永磁材料（钕铁硼Nd2Fe14B）、钐钴(SmCo)、铝镍钴（AlNiCo） 第二大类是：铁氧体永磁材料（Ferrite） 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。 磁材基本知识讲座 主要内容: 第一章磁物理基础 第二章磁性材料的发展概况 第三章钕铁硼的主要特点及应用第四章钕铁硼的主要成份组成第五章钕铁硼生产工艺及设备第六章性能参数测量原理及设备第七章机械加工工艺及设备 第八章表面处理工艺及设备 第九章充磁包装 第一章磁物理基础 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 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 稀土永磁材料概述 从广义上讲，所有能被磁场磁化、在实际应用中主要利用材料所具有的磁特性的一类材料成为磁性材料。它包括硬磁材料、软磁材料、半硬磁材料、磁致伸缩材料、磁光材料、磁泡材料和磁制冷材料等，其中用量最大的是硬磁材料和软磁材料。硬磁材料和软磁材料的主要区别是硬磁材料的各向异性场高、矫顽力高、磁滞回线面积大、技术磁化到饱和需要的磁场大。由于软磁材料的矫顽力低，技术磁化到饱和并去掉外磁场后，它很容易退磁，而硬磁材料由于矫顽力较高，经技术磁化到饱和并去掉磁场后，它仍然长期保持很强的磁性，因此硬磁材料又称为永磁材料或恒磁材料。古代，人们利用矿石中的天然磁铁矿打磨成所需要的形状，用来指南或吸引铁质器件，指南针是中国古代四大发明之一，对人类文明和社会进步做出过重要贡献。近代，磁性材料的研究和应用始于工业革命之后,并在短时间内得到迅速发展.现今,对磁性材料的研究和应用无论在广度或者深度上都是以前无可比拟的,各类高性能磁性材料，尤其是稀土永磁材料的开发和应用对现代工业和高新技术产业的发展起着巨大的推动作用。 永磁材料性能要求 永磁材料的主要性能是由以下几个参数决定的 1.2.1最大磁能积：最大磁能积是退磁曲线上磁感应强度和磁场强度乘积的最大值。这个值越大，说明单位体积内存储的磁能越大，材料的性能越好。 1.2.2饱和磁化强度：是永磁材料极为重要的参数。永磁材料的饱和磁化强度越高，它标志着材料的最大磁能积和剩磁可能达到的上限值越高。 1.2.3矫顽力：铁磁体磁化到饱和后，使它的磁化强度或磁感应强度降低到零所需要的反向外磁场称为矫顽力。它表征材料抵抗退磁作用的本领。 1.2.4剩磁：铁磁体磁化到饱和并去掉外磁场后，在磁化方向保留的剩余磁化强度或剩余磁感应强度称为剩磁。 1.2.5居里温度：强铁磁体由铁磁性和亚铁磁性转变为顺磁性的临界温度称为居里温度或居里点。居里温度高标志着永磁材料的使用温度也高。 钕铁硼永磁材料基本知识讲义 一、稀土元素 二、磁性材料 三、钕铁硼的运用领域 四、钕铁硼的发展 五、钕铁硼材料的基本特性及其显微组织结构 六、钕铁硼的制造工艺和设备原理 七、钕铁硼生产销售中碰见的一些问题罗列 八、烧结钕铁硼永磁材料室温（20℃～25℃） 下的磁性能表 一、稀土元素 1、稀土元素有17种，分别表示如下： 钪（Sc）钇（Y）镧（Ca）铈（Ce）镨（Pr） 钕（Nd）钷（Pm）钐（Sm）铕（Eu）钆（Gd） 铽（Tb）镝（Dy）钬（Ho）铒（Er）铥（Tm） 镱（Yb）镥（Lu）在钕铁硼产品中常用的稀土金属有钕、镨、镝、铽、 钆、钬 2、稀土金属是活泼金属 稀土金属的化学活泼性处于碱金属（锂、钠）和碱土金属（镁、钙）之间，在一定的条件下（钠很活泼只能保存在煤油中）会产生下列反应，并产生 大量的热量，热量的提供进一步促进反应的进行，如： 2Nd + 3O2 2Nd2U3+Q 2Nd +6H2O 2Nd(OH)3 +3H2+Q Nd2O3+3H2O 2Nd(OH)3 +Q 从上述方程式可以看出在生产钕铁硼时要进行防氧化、防受潮,其中防受潮很关键,在潮湿天和下雨天各车间应充分注意防受潮。 3、稀土金属的分布 据资料统计，中国的内蒙、江西、浙江、广东、福建、广西、湖南等地都发现了稀土。由于存在的状态不同，内蒙的包头稀土是氟碳铈镧矿形式存在而且是以轻稀土为主（钕前面的稀土），而江西等是离子型矿形式存在以中重稀土为主。世界的稀土大部分在中国，中国约占了世界稀土的80%，而中国的80%在内蒙的包头。世界上美国、俄罗斯、澳大利亚、越南等国家都发现了稀土。 二、磁性材料 主要运用的磁性材料有铁氧体、铝镍钴、钐钴和钕铁硼。 钐钴和钕铁硼合称稀土永磁材料。 钕铁硼磁材知识 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 钕铁硼磁材知识内容: 第一章磁物理基础 第二章磁性材料的发展概况 第三章钕铁硼的主要特点及应用 第四章钕铁硼的主要成份组成 第五章钕铁硼生产工艺及设备 第六章性能参数测量原理及设备 第七章机械加工工艺及设备 第八章表面处理工艺及设备 第九章充磁包装 第一章磁物理基础 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 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。 稀土永磁材料与应用 一、稀土永磁材料 稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属（如钴、铁等）组成的合金，用粉末冶金方法压型烧结，经磁场充磁后制得的一种磁性材料。 稀土永磁分钐钴（SmCo）永磁体和钕铁硼（NdFeB）系永磁体，其中SmCo磁体的磁能积在15～30MGOe之间，NdFeB系永磁体的磁能积在27～50MGOe之间，被称为“永磁王”，是目前磁性最高的永磁材料。钐钴永磁体，尽管其磁性能优异，但含有储量稀少的稀土金属钐和稀缺、昂贵的战略金属钴，因此，它的发展受到了很大限制。我国稀土永磁行业的发展始于60年代末，当时的主导产品是钐-钴永磁，目前钐-钴永磁体世界销售量为630吨，我国为90.5吨（包括SmCo磁粉），主要用于军工技术。 随着计算机、通讯等产业的发展，稀土永磁特别是NdFeB永磁产业得到了飞速发展。 稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料，它比十九世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍，比铁氧体、铝镍钴性能优越得多，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。由于稀土永磁材料的使用，不仅促进了永磁器件向小型化发展，提高了产品的性能，而且促使某些特殊器件的产生，所以稀土永磁材料一出现，立即引起各国的极大重视，发展极为迅速。我国研制生产的各种稀土永磁材料的性能已接 近或达到国际先进水平。 现在稀土永磁材料已成为电子技术通讯中的重要材料，用在人造卫星，雷达等方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。目前稀土永磁应用已渗透到汽车、家用电器、电子仪表、核磁共振成像仪、音响设备、微特电机、移动电话等方面。在医疗方面，运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法”，使得疗效大为提高，从而促进了“磁穴疗法”的迅速推广。在应用稀土的各个领域中，稀土永磁材料是发展速度最快的一个。它不仅给稀土产业的发展带来巨大的推动力，也对许多相关产业产生相当深远的影响。 二、稀土永磁材料分类 1．稀土钴永磁材料，包括稀土钴（1-5型）永磁材料SmCo5和稀土钴（2-17型）永磁材料Sm2Co17两大类。 2．稀土钕永磁材料，NdFeB永磁材料。 3．稀土铁氮（RE-Fe-N系）或稀土铁碳（RE-Fe-C系）永磁材料。 三、稀土永磁材料制备工艺分类 1．粉末冶金烧结工艺制备的烧结磁体； 2．还原扩散制粉或氢碎处理粉末及粉末冶金烧结工艺制备的烧结磁体； 3．快速凝固制粉或氢碎制粉（HDDR），粉末模压粘结工艺制备的粘结磁体； 4．快速凝固制粉或氢碎（HDDR）粉末的注射工艺制备的注射磁 钕铁硼稀土永磁材料的应用 【摘要】钕铁硼稀土永磁材料由于其体积小、重量轻、和磁性强的特点而且价格便宜。预计在未来20-30年里，不可能有替代钕铁硼磁铁的磁性材料出现。因此具有很广泛的应用前景。 【关键词】钕铁硼稀土永磁广泛应用 钕铁硼永磁材料可分为粘接钕铁硼永磁材料和烧结钕铁硼永磁材料两种。钕铁硼磁铁具有体积小、重量轻和磁性强的特点，是迄今为止性能价格比最佳的磁体。预计在未来20-30年里，不可能有替代钕铁硼磁铁的磁性材料出现。生产钕铁硼磁铁的主要原材料有金属钕、纯铁、硼铁合金以及其他添加剂。 钕铁硼磁铁应用范围如下：电声领域：扬声器、受话器、传声器、报警器、舞台音响、汽车音响等。电子电器：永磁机构真空断路器、磁保持继电器、电度表、水表、计声器、干簧管、传感器等。电机领域：VCM、CDDVD－ROM、发电机、电动机、伺服电机、微形电机、马达、振动马达等。机械设备：磁分离、磁选机、磁吊、磁力机械等。医疗保健：核磁共振仪、医疗器械、磁疗保健品、磁化节油器等。其它行业：磁化防蜡器、管道除垢器、磁夹具、自动麻将机、磁性锁具、门窗磁、箱包磁、皮具磁、玩具磁、工具磁、工艺礼品包装等。 钕铁硼永磁材料行业的核心技术主要体现在制造工艺上，具体体现在其产品的均匀性、一致性、加工质量、镀层质量等方面。钕铁硼磁铁作为第三代稀土永磁材料，具有很高的性能价格比，其广泛应用于能源、交通、机械、医疗、IT、家电等行业，特别是随着信息技术为代表的知识经济的发展，给稀土永磁钕铁硼产业等功能材料不断带来新的用途，这为钕铁硼产业带来更为广阔的市场前景。 钕铁硼磁铁在医疗方面的应用：钕铁硼永磁体是国家863工程计划项目高科技材料。他可以产生的的是一种模拟人体磁场特点的生物磁场，性能稳定！作用于人体可对人体本身的磁场进行纠偏，并通过增强人体经络的生物电磁能，推动经气运行，从而达到通经络、增加脑部供血供氧、降低大脑皮层末梢神经的兴奋性，产生促进骨关节组织新陈代谢、催眠、镇痛、镇静、活血和消除焦虑的效果。钕铁硼磁铁目前常用来治疗失眠，神经衰弱，颈椎病，肩周炎等骨关节慢性疾病，以及这些疾病引起的疼痛，麻木等症状，所以综上所述，钕铁硼磁铁在医疗、卫生等等各个领域都具有广泛应用。 稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料，它比十九世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍，比铁氧体、铝镍钴性能优越得多，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。由于稀土永磁材料的使用，不仅促进了永磁器件向小型化发展，提高了产品的性能，而且促使某些特殊器件的产生，所以稀土永磁材料一出现，立即引起各国的极大重视，发展极为迅速。国研制生产的各种稀土永磁材料的性能已接近或达到国际先进水平。 现在稀土永磁材料已成为电子技术通讯中的重要材料，用在人造卫星，雷达等方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。目前稀土永磁应用已渗透到汽车、家用电器、电子仪表、核磁共振成像仪、音响设备、微特电机、移动电话等方面。在医疗方面，运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法”，使得 钕铁硼材料基本知识 第一章 磁铁的基本常识 古希腊人和中国人发现自然界中有种天然磁化的石头，称其为“吸铁石”。这种石头可以魔术般的吸起小块的铁片，而且在随意摆动后总是指向同一方向。早期的航海者把这种磁铁作为其最早的指南针在海上来辨别方向。经过千百年的发展，今天磁铁已成为我们生活中的强力材料。通过合成不同材料的合金可以达到与吸铁石相同的效果，而且还可以提高磁力。在18世纪就出现了人造的磁铁，但制造更强磁性材料的过程却十分缓慢，直到20世纪20年代制造出铝镍钴(Alnico)。随后，20世纪50年代制造出了铁氧体(Ferrite),70年代制造出稀土磁铁[Rare Earth magnet 包括钕铁硼(NdFeB)和钐钴(SmCo)]。至此，磁学科技得到了飞速发展，强磁材料也使得元件更加小型化。 什么是磁化（取向）方向？ 大多数磁性材料可以沿同一方向充磁至饱和，这一方向叫做“磁化方向”（取向方向）。没有取向方向的磁铁（也叫做各向同性磁铁）比取向磁铁（也叫各向异性磁铁）的磁性要弱很多。 什么是标准的“南北极”工业定义？ “北极”的定义是磁铁在随意旋转后它的北极指向地球的北极。同样，磁铁的南极也指向地球的南极。在没有标注的情况下如何辨别磁铁的北极？ 很显然只凭眼睛是无法分辨的。可以使用指南针贴近磁铁，指向地球北极的指针会指向磁铁的南极。 如何安全的处理和存放磁铁？ 要始终十分小心，因为磁铁会自己吸附到一起，可能会夹伤手指。磁铁相互吸附时也有可能会因碰撞而损坏磁铁本身（碰掉边角或撞出裂纹）。 将磁铁远离易被磁化的物品，如软盘，信用卡，电脑显示器，手表，手机，医疗器械等。 磁铁应远离心脏起搏器。 较大尺寸的磁铁，每片之间应加塑料或硬纸垫片以保证可以轻易地将磁铁分开。 磁铁应尽量存放在干燥，恒温的环境中。 如何做到隔磁？ 只有能吸附到磁铁上的材料才能起到隔断磁场的作用，而且材料越厚，隔磁的效果越好。 什么是最强的磁铁？ 目前最高性能的磁铁是稀土类磁铁，而在稀土磁铁中钕铁硼是最强力的磁铁。但在200摄氏度以上的环境中，钐钴是最强力的磁铁。 怎样来定义磁铁的性能？ 主要有如下3个性能参数来确定磁铁的性能： 剩磁Br :永磁体经磁化至技术饱和，并去掉外磁场后，所保留的Br称为剩余磁感应强度。 矫顽力Hc:使磁化至技术饱和的永磁体的B降低到零，所需要加的反向磁场强度称为磁感矫顽力，简称为矫顽力 磁能积BH:代表了磁铁在气隙空间（磁铁两磁极空间）所建立的磁能量密度，即气隙单位体积的静磁能量。由于这项能量等于磁铁的Bm和Hm的乘积，因此称为磁能积。 磁场:对磁极产生磁作用的空间为磁场 表面磁场:永磁体表面某一指定位置的磁感应强 NdFeB材料调查报告 钕铁硼合金是第三代永磁材料，其试样和产品的性能均是当今永磁材料中最高的，最大磁能积分别为431KJ/m3和366KJ/m3，室温下剩磁B r可高达1.47T，磁感应矫顽力H c可达992kA/m。同时该合金的机械强度比其它永磁材料高，韧性好，密度小，但是居里温度T c较低（312℃），磁感应温度系数较大（-0.126%C-1），B r的温度系数可达-0.13%C-1，H ci的温度系数达-（0.6~0.7）%C-1，使用温度低，热稳定性和抗腐蚀性能差（合金中含有极易氧化的钕），易生锈。 一、NdFeB材料的组分、分类及制备 Nd-Fe-B系永磁材料，是以Nd2Fe14B化合物为基体，含有少量富Nd和富B相的永磁材料，其大体成分为：~36wt%Nd，~63wt%Fe，~1wt%B，主要成分为稀土（RE）、铁（Fe）、硼（B）。其中稀土Nd为了获得不同性能可用部分镝（Dy）、镨（Pr）等其他稀土金属替代，铁也可被钴（Co）、铝（Al）等其他金属部分替代，硼的含量较小，但却对形成四方晶体结构金属间化合物起着重要作用，使得化合物具有高饱和磁化强度，高的单轴各向异性和高的居里温度。 钕铁硼永磁材料钕铁硼分为烧结钕铁硼和粘结钕铁硼两种，其制备主要有熔炼-粉末冶金法、熔体快淬法、还原扩散法和粘接磁体四种方法。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。除还原扩散法需要Nd2O3外，其它方法均需以金属钕或Nd-Fe合金为原料。钕铁硼的烧结体是多相体系，除Nd2Fe14B外，还有富钕存在，因此在熔炼时按Nd15Fe77B8标称组分配料，获得的合金锭经球磨至粒度约为3μm粉末，然后在垂直于外磁场（~10kOe）方向压制成型。压制的坯料在约1380K下于保护气氛中烧结，随后迅速冷却。然后在富钕相熔点的温度（约880K）下进行后烧结处理，再快速冷却。这样处理后的坯料再充磁，即可制得Nd2Fe14B 永磁体。 熔体旋淬工艺制备法即将熔融的金属液流直接喷射到高速旋转的冷衬底上，使熔体急速凝固，并用惰性气体进行保护以防止氧化。制备薄带厚15~30μm，薄带可能是非晶态，也可能是微晶态。NdFeB的最佳矫顽力出现在适中的淬速下，即产生直径小于100nm的晶粒（比烧结磁体的晶粒约小100倍）。就成分而言，快淬薄带比烧结体更接近于Nd2Fe14B单相成分。 钕铁硼磁体生产中原材料占总生产成本的比例为45~50％，其中金属钕占原材料成本的比重高达60%。 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。 二、磁性能参数 2.1 NdFeB材料的磁性能参数 NdFeB磁体的磁性能远高于Sm2Co17系列的第三代稀土永磁材料，其剩磁（Br）是钐钴永磁的1~2倍，是铁氧体的3~5倍，内禀矫顽力是铁氧体的5~15倍。NdfeB材料主要磁性能参数有剩磁Br，矫顽力H CB，内禀矫顽力H CJ，最大磁能积(BH)max，居里温度Tc，最高工作温度等，具体牌号及相关参数见表2-1，2-2，2-3。 表2-1 常见NdFeB牌号及性能参数 新材料之 稀土永磁材料——钕铁硼 学院：机械学院 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：慕铜 摘要：为了探讨钕铁硼永磁材料的发展前景，发现行业存在的问题，对钕铁硼永磁材料生产和应用现状进行了分析。结果表明，钕铁硼永磁材料将进入一个崭新的发展阶段，应用前景广阔。 关键词：钕铁硼、永磁材料、生产、应用 钕，一种活泼的稀土材料，由于其这一特性而被国家所重视。新材料产业在“十二五”发展思路中明确提出，中国未来五年将“大力发展稀土永磁、催化、储氢等高性能稀土功能材料和稀土资源高效率综合利用技术”。在这四大应用领域中，稀土永磁发展成为规模最大、潜力最大的部分。钕铁硼(NdFeB)属第三代稀土永磁材料，含有约30%的稀土元素(钕是主要组成成分，铽、镝等次之)，其具有质量轻、体积小和磁性强等特点，是迄今为止性价比最高的磁体，在磁学界被誉为磁王。 为此，今天我们将从以下几个方面对稀土永磁材料——钕铁硼进行简单的描述和介绍。 一、钕铁硼永磁材料 钕铁硼永磁体的主要原材料有稀土金属钕,金属元素铁和非金属元素硼(有时会添加铝,钴,镨,镝,铽,镓等),一般表达式为: RE2TM14B(RE=Nd,Pr,Dy TM=Fe,Co) 钕铁硼三元系永磁材料是以Nd2Fe14B化合物作为基体的,其成分应与化合物Nd2Fe14B分子式相近。但完全按Nd2Fe14B成分配比时,磁体的磁性能很低，甚至无磁，只是实际的磁体当中钕和硼的含量比Nd2Fe14B化合物的钕和硼含量多时(即形成富钕相和富硼相)才能获得较好的永磁性能。 基体Nd2Fe14相，这个相是磁体的主相,它的体积百分数(在炼完钢锭后已基本固定)决定了磁体的剩磁(Br)。最大磁能积((BH)m),而成型时磁场取向就是实现它的排列分布使这一分子结构的易磁化轴(C)都沿取向方向有序排列,从而实现更高的磁性能。 富B相，富B相在基体中以一定的化合物存在,它是一个非磁相,对磁性能一般是有害的,但有富B相的存在反而使的钢锭容易破碎。 富Nd相，富Nd相的存在大部分以Nd-Fe化合物存在,它对在烧结过程中提高磁体的密度有十分重要的作用.由于它的性质非常活泼,所以很容易氧化形成氧化物相,对磁体的抗腐蚀性非常不利.但富Nd 相相对多时,对钢锭的长晶有好处,可以减少α-Fe的析出。 大量的组织观察表明,烧结钕铁硼系的合金显微组织具有以下特征： (1)基体相(主相)的晶粒呈多边形; (2)富B相以孤立块状或颗粒状存在; (3)富Nd相沿晶界或晶界交耦处分布; (4)另外在基体中还有其他杂质,氧化物相和空洞等。 二、钕铁硼永磁材料生产现状 钕铁硼材料的基本特性及其显微组织结构（一）金属特性 烧结钕铁硼是固体，密度7.2—7.7g/cm3,熔点大约在1150摄氏度(微量元素的不同熔点也不同),是金属导体可电镀。 （二）强的永磁体 烧结钕铁硼的理论磁能积为64MGOe，饱和磁化强度为1.6T，而目前国内外批量化生产中最大的磁能积为52MGOe。 （三）按性能的不同可用于不同的温度 1、烧结钕铁硼按内禀矫顽力Hcj的不同可分为N料、M料、H料、SH料、UH料、EH料、AH料，按一定的长径比（L/D>0.5）和环境条件。 ü N料Hcj≥12KOe 最高使用温度为80℃ ü M料Hcj≥14KOe 最高使用温度为100℃ ü H料Hcj≥17KOe 最高使用温度为120℃ ü SH料Hcj≥20KOe 最高使用温度为150℃ ü UH料Hcj≥25KOe 最高使用温度为180℃ ü EH料Hcj≥30KOe 最高使用温度为200℃ ü AH料Hcj≥33KOe 最高使用温度为230℃ 2、按剩磁Br和最大磁能积（BH）max的不同可分不同的牌号系列如： N35 N38 N42 N45 N48 N50 N52等 35M 38M 40M 42M 45M 48M 50M 52M等 （四）物理量的概念和参数 1、居里温度（Tc表示） 居里温度的概念：强铁磁体由铁磁性或亚铁磁性转变为顺磁性的临界温度称为居里温度或居里点Tc。 钕铁硼的居里温度点是312摄氏度，Tc是磁性材料的重要参数，Tc高材料的工作温度可提高，也可提高磁性材料的温度稳定性。加钴、铽、镝等可提高磁性材料的居里温度，因此在高矫颈力的产品中（H、SH、……）都加有镝等提高Tc的材料。 2、磁通量Ф单位是韦伯（Wb），以整块的磁体为测量对象，测量仪器为磁通计。钕铁硼磁铁介绍及性能表(Word)
钕铁硼基本知识自行整理
钕铁硼(NdFeB)永磁材料Magnet specification
烧结钕铁硼永磁材料国家标准
钕铁硼基本信息介绍
从世界永磁材料的发展历史,看未来钕铁硼(NdFeB)稀土永磁的广泛应用
我国高性能钕铁硼永磁材料发展现状浅析
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稀土永磁材料概述
钕铁硼永磁材料基本知识讲义
钕铁硼磁材知识
稀土永磁材料与应用
钕铁硼稀土永磁材料的应用
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
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
2磁铁的基本常识
永磁钕铁硼材料调查报告
稀土永磁材料-钕铁硼
钕铁硼材料的基本特性及其显微组织结构
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