一文看懂永磁材料
- 格式:doc
- 大小:34.00 KB
- 文档页数:7
永磁铁的基础知识永磁铁是一种能够产生持久磁场的磁性材料。
它由一种特殊的合金制成,能够在没有外部电源的情况下持续产生磁场。
在现代科技中,永磁铁被广泛应用于各种领域,如电机、发电机、磁共振成像等。
永磁铁的基本结构是由许多微小的磁性颗粒组成,这些颗粒在制造过程中被定向排列,形成一个整体的磁场。
这种排列使得永磁铁具有很强的磁性,能够吸引或排斥其他磁性物体。
与其他磁性材料相比,永磁铁有更高的矫顽力和剩余磁感应强度,因此能够产生更强的磁场。
永磁铁的磁性来源于其中的磁畴。
磁畴是由大量的原子磁矩组成的,每个磁矩都有一个自旋。
在没有外界磁场作用时,磁矩的自旋是随机排列的,整个材料没有宏观磁场。
然而,当外界磁场作用于永磁铁时,磁矩开始重新排列,使得磁畴在整个材料中呈现出一个统一的方向,从而形成一个宏观磁场。
永磁铁的磁性可以通过多种方式来增强。
一种常见的方法是将永磁铁置于一个强磁场中,使得磁矩更容易重新排列。
另一种方法是在制造过程中控制合金的成分和热处理,以获得更高的矫顽力和剩余磁感应强度。
此外,通过改变永磁铁的形状和尺寸,也可以对其磁性进行调控。
永磁铁在电机和发电机中起着重要的作用。
在电机中,永磁铁可以产生磁场,与电流产生的磁场相互作用,从而产生力矩,驱动电机的转动。
在发电机中,外部力矩使得转子转动,而转子上的永磁铁产生的磁场则与线圈中的电流相互作用,从而产生电能。
除了电机和发电机,永磁铁还有其他广泛的应用。
在磁共振成像中,永磁铁可以用来产生强大的磁场,使得原子核在磁场中发生共振,从而产生图像。
此外,永磁铁还可以用于磁力夹持、磁力传感器、磁力制动等领域。
尽管永磁铁具有许多优点,但也存在一些限制。
首先,永磁铁的磁性在高温下会发生退磁,因此在高温环境中需要采取措施来保护永磁铁的磁性。
其次,永磁铁的磁性强度受到外界磁场的影响,如果受到强磁场的作用,可能会导致永磁铁的磁性发生变化。
永磁铁是一种能够产生持久磁场的磁性材料。
其磁性来源于磁畴的重新排列,可以通过控制合金成分和形状来增强其磁性。
关于稀土永磁材料一、稀土永磁材料简介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。
磁性料材主要有二大类:第一是永磁材料(也叫硬磁):材料本身就具有保存磁力的特点第二是软磁(也叫电磁铁):需要外界通电才能产生磁力我们平是说的磁铁,一般都是指永磁材料永磁材料也有二大分类: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)、钕镍钴(NdNiCO)第二大类是:铁氧体永磁材料(Ferrite)按生产工艺不同分为:烧结铁氧体(Sintered Ferrite)、粘结铁氧体(橡胶磁 Rubber Magnet)、注塑铁氧体(Zhusu Ferrite),这三种工艺依据磁晶的取向不同又各分为等方性和异方性磁体。
这些就是目前市面上的主要永磁材料,还有一些因生产工艺原或成本原因,不能大范围应用而淘汰,如Cu-Ni-Fe(铜镍铁)、Fe-Co-Mo (铁钴钼)、Fe-Co-V(铁钴钒)、MnBi(锰铋)、AlMnC(钴锰碳)1、稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B):按生产工艺不同分为以下三种(1)、烧结钕铁硼(Sintered NdFeB)——(烧结钕铁硼永磁体经过气流磨制粉后冶炼而成,矫顽力值很高,且拥有极高的磁性能,其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。
其本身的机械性能亦相当之好,可以切割加工不同的形状和钻孔。
高性能产品的最高工作温度可达200摄氏度。
由於它的物质含量容易导致锈蚀,所以根据不同要求必须对表面进行不同的凃层处理。
(如镀Zn,Ni,Au,Epo xy等)。
非常坚硬和脆、有高抗退磁性、高成本/性能比例、不适用于高工作温度);(2)、粘结钕铁硼(Bonded NdFeB)——粘结钕铁硼是将钕铁硼粉末与树脂、塑胶或低熔点金属等粘结剂均匀混合,然后用压缩、挤压或注射成型等方法制成的复合型钕铁硼永磁体。
产品一次成形,无需二次加工、可直接做成各种复杂的形状。
粘结钕铁硼的各个方向都有磁性,可以加工成钕铁硼压缩模具和注塑模具。
精密度高、磁性能极佳、耐腐蚀性好、温度稳定性好。
经常有些客户与朋友问到相关的知识,下面把一些基本浅显的的基本知识罗列如下,希望对大家有所帮助。
1、什么是永磁材料的磁性能,它包括哪些指标?永磁材料的主要磁性能指标是:剩磁(Jr,Br)、矫顽力(bHc)、内禀矫顽力(jHc)、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(Tc)、可工作温度(Tw)、剩磁及内禀矫顽力的温度系数(Brθ,jHcθ)、回复导磁率(μrec.)、退磁曲线方形度(Hk/jHc)、高温减磁性能以及磁性能的均一性等。
除磁性能外,永磁材料的物理性能还包括密度、电导率、热导率、热膨胀系数等;机械性能则包括维氏硬度、抗压(拉)强度、冲击韧性等。
此外,永磁材料的性能指标中还有重要的一项,就是表面状态及其耐腐蚀性能。
2、什么叫磁场强度(H)?1820年,丹麦科学家奥斯特(H.C.Oersted)发现通有电流的导线可以使其附近的磁针发生偏转,从而揭示了电与磁的基本关系,诞生了电磁学。
实践表明:通有电流的无限长导线在其周围所产生的磁场强弱与电流的大小成正比,与离开导线的距离成反比。
定义载有1安培电流的无限长导线在距离导线米远处的磁场强度为1A/m(安/米,国际单位制SI);在CGS单位制(厘米-克-秒)中,为纪念奥斯特对电磁学的贡献,定义载有1安培电流的无限长导线在距离导线0.2厘米远处磁场强度为1Oe(奥斯特),1Oe=1/(4π×10?0?6)A/m。
磁场强度通常用H表示。
3、什么叫磁极化强度(J),什么叫磁化强度(M),二者有何区别?现代磁学研究表明:一切磁现象都起源于电流。
磁性材料也不例外,其铁磁现象是起源于材料内部原子的核外电子运动形成的微电流,亦称分子电流。
这些微电流的集合效应使得材料对外呈现各种各样的宏观磁特性。
因为每一个微电流都产生磁效应,所以把一个单位微电流称为一个磁偶极子。
定义在真空中每单位外磁场对一个磁偶极子产生的最大力矩为磁偶极矩pm,每单位材料体积内磁偶极矩的矢量和为磁极化强度J,其单位为T(特斯拉,在CGS单位制中,J的单位为Gs,1T=100Gs)。
永磁材料主要参数永磁材料是一种特殊的材料,具有独特的物理特性,被广泛应用于各种领域。
本文将从永磁材料的主要参数入手,介绍其特性和应用。
1. 矫顽力(Coercivity)矫顽力是永磁材料的一个重要参数,它衡量了材料在外加磁场作用下磁化和去磁化的难易程度。
矫顽力越大,材料越难被磁化或去磁化,具有更强的稳定性和抗干扰能力。
因此,高矫顽力的永磁材料常用于制作磁体和传感器等需要稳定磁场的设备。
2. 剩磁(Remanence)剩磁是永磁材料磁化后去除外磁场后仍保留的磁感应强度。
剩磁的大小取决于材料的磁化程度和矫顽力。
高剩磁的永磁材料常用于制作磁铁,如用于电机中的转子或用于夹持工件的磁力夹具。
3. 磁能积(Energy Product)磁能积是永磁材料储存磁能的能力的度量。
它是剩磁和矫顽力的乘积,代表了单位体积内储存的最大磁能。
磁能积越大,材料储存的磁能越高,具有更强的磁场输出能力。
因此,高磁能积的永磁材料常用于制作高性能电机、发电机和磁存储器等设备。
4. 饱和磁化强度(Saturation Magnetization)饱和磁化强度是永磁材料在饱和磁场下的磁感应强度。
饱和磁化强度的大小取决于材料内部的原子磁矩数目和排列方式。
高饱和磁化强度的永磁材料具有更高的磁感应强度,常用于制作高性能磁铁和传感器。
5. 热稳定性(Thermal Stability)热稳定性是永磁材料在高温环境下保持磁性的能力。
由于永磁材料的磁性是由内部的原子磁矩决定的,高温会导致原子热激发,从而降低材料的磁性能。
因此,高热稳定性是永磁材料在高温环境下应用的重要指标。
6. 抗腐蚀性(Corrosion Resistance)抗腐蚀性是永磁材料抵御外界介质侵蚀的能力。
永磁材料常用于各种恶劣环境下,如海水、酸碱溶液等,因此具有良好的抗腐蚀性能。
抗腐蚀性能的好坏直接影响永磁材料的使用寿命和性能稳定性。
永磁材料的主要参数包括矫顽力、剩磁、磁能积、饱和磁化强度、热稳定性和抗腐蚀性。
钕铁硼永磁材料基本知识讲义钕铁硼(NdFeB)永磁材料是一种由钕(Nd)、铁(Fe)和硼(B)三种元素组成的合金材料。
它具有非常高的磁性能,被广泛应用于电机、发电机、计算机硬盘、声音设备等领域。
本讲义将从材料组成、磁性能、工艺制备和应用等方面介绍钕铁硼永磁材料的基本知识。
一、材料组成钕铁硼合金的化学成分主要由钕、铁和硼组成,其中钕的含量一般在25%~35%,铁的含量在64%~68%,硼的含量在1%~3%左右。
此外,还可以添加一些其他元素如铁、硅、铝等,以调整合金的磁性能和耐腐蚀性能。
二、磁性能钕铁硼永磁材料具有极高的磁能积(BHmax)、饱和磁化强度(Bs)和剩余磁化强度(Br)。
磁能积是指磁体能够储存和释放的磁能量的最大值,决定了材料的磁性能。
饱和磁化强度和剩余磁化强度则分别表示了材料在饱和磁场和零磁场下的磁性能。
钕铁硼永磁材料的磁性能远高于其他传统永磁材料,是目前已知的最强的永磁材料。
三、工艺制备钕铁硼永磁材料的制备过程一般包括熔炼、粉末冶金和烧结工艺。
首先,将合金元素按一定比例在真空或氩气保护下熔炼成块状合金。
然后,将熔炼的合金冷却后破碎成颗粒状的粉末。
最后,使用压力或注射成型等方式将粉末压制成所需形状的坯体,然后在高温下进行烧结。
烧结过程中,粉末颗粒之间发生扩散反应,形成致密的晶粒结构,提高磁性能。
四、应用钕铁硼永磁材料由于其优异的磁性能,被广泛应用于许多领域。
在电机行业中,钕铁硼磁体可以大大提高电机的功率密度和效率,使得电机更小巧轻便。
在声音设备上,钕铁硼磁体可以提供更高的音质和音量。
同时它也被应用在汽车、航天、国防、仪器仪表等领域。
此外,钕铁硼永磁材料还可以用于制备磁性材料、磁性制品、磁性玩具等。
总结:钕铁硼永磁材料是一种由钕、铁和硼组成的合金材料,具有非常高的磁性能和广泛的应用前景。
它的制备过程包括熔炼、粉末冶金和烧结工艺。
钕铁硼永磁材料被广泛应用于电机、声音设备、汽车、航天、国防等领域,提高了产品的性能和效率。
磁铁的材料磁铁的材料种类繁多,常见的有永磁铁、软磁铁和超导磁铁等。
不同种类的磁铁由于材料的不同,其磁性能和用途也有所区别。
永磁铁是一种能够产生持久磁场的磁铁,其磁性能相对稳定。
永磁铁的材料主要有钕铁硼、钴钐铁、铝镍钴和陶瓷磁铁等。
钕铁硼磁铁是目前磁块中最强的永磁材料,具有高磁能积、高矫顽力和高矫顽力温度等优点,广泛应用于电机、发电机、传感器等领域。
钴钐铁磁铁由于其良好的耐高温性能,在高温环境下使用更加可靠,常用于航空航天等领域。
铝镍钴磁铁主要具有耐腐蚀性好等特点,在一些特殊环境(如湿润、腐蚀性大)下使用较为适宜。
陶瓷磁铁由于其低成本、良好的抗氧化和耐腐蚀性,常用于一些低功率电机、仪器仪表等领域。
软磁铁是一种能够吸收和传导磁能的磁铁,其磁性能较弱。
软磁铁的材料主要有硅钢、镍铁合金和铁氟龙等。
硅钢磁铁由于其低矫顽力和高导磁率,常用于电动机、变压器和继电器等领域。
镍铁合金磁铁由于其高导磁率和低矫顽力,在高频磁场中具有良好的性能,常用于高频线圈、传感器等领域。
铁氟龙材料由于其特殊的磁滞特性,在电感器和磁谐振装置等领域有广泛的应用。
超导磁铁是一种在超导状态下工作的磁铁,具有极高的磁场强度和磁能。
超导磁铁的材料主要有铌钛合金、铌锡合金和镁二硼等。
铌钛合金磁铁由于其较高的超导转变温度,常用于核磁共振成像(MRI)等领域。
铌锡合金磁铁由于其超导转变温度低、磁场强度高等特点,广泛应用于大型粒子加速器、磁悬浮列车等领域。
镁二硼材料由于其高超导转变温度和极高的临界磁场,是目前最理想的超导材料之一,具有广泛的应用前景。
总之,磁铁的材料种类繁多,每种材料具有不同的磁性能和适用范围。
在不同领域和应用中,我们可以选择合适的磁铁材料,以满足需要产生特定磁场或吸附磁性材料的需求。
立志当早,存高远永磁材料的分类第一大类是: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)这些就是目前市面上的主要永磁材料,还有一些因生产工艺原或成本原因,不能大范围应用而淘汰,如Cu-Ni-Fe(铜镍铁)、Fe-Co-Mo(铁钴钼)、Fe-Co-V(铁钴钒)、MnBi(锰铋)1. 稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B):按生产工艺不同分为以下三种(1)、烧结钕铁硼(Sintered NdFeB)烧结钕铁硼永磁体经过气流磨制粉后冶炼而成,矫顽力值很高,且拥有极高的磁性能,其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10 倍以上。
其本身的机械性能亦相当之好,可以切割加工不同的形状和钻孔。
高性能产品的最高工作温度可达200 摄氏度。
由于它的物质含量容易导致锈蚀,所以根据不同要求必须对表面进行不同的凃层处理。
(如镀锌、镍、环保锌、环保镍、镍铜镍、环保镍铜镍等)。
非常坚硬和脆,有高抗退磁性,高成本/性能比例,不适用于高工作温度(200℃)。
(2)、粘结钕铁硼(Bonded NdFeB)粘结钕铁硼是将钕铁硼粉末与树脂、塑胶或低熔点金属等粘结剂均匀混合,然后用压缩、挤压或注射成型等方法制成的复合型钕铁硼永磁体。
产品一次成形,无需二次加工、可直接做成各种复杂的形状。
粘结钕铁硼的各个方向都有磁性,可以加工成钕铁硼压缩模具和注塑模具。
精密度高、磁性能极佳、耐腐蚀性好、温度稳定性好。
(3)、注塑钕铁硼(Zhusu NdFeB)有极高之精确度、容易制成各向异性形状复杂的薄壁环或薄磁体2. 烧结铁氧体(Sintered Ferrite)的主要原料包括BaFe12O19 和SrFe12O19,。
1、磁滞回线2、磁性能:剩磁/矫顽力-磁极化强度矫顽力/磁感应强度/饱和磁场强度/最大磁能积/居里温度1)居里温度Tc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、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都加有镝等提高Tc的材料。
2)剩余磁感应强度Br概念:永磁体被充至饱和后,假设去掉外界磁场后永磁体仍然有磁场存在,永磁体所具有的磁感应强度。
1T=10000Gs3)矫顽力Hcb概念:永磁材料在反向磁场作用下,剩磁Br降温0,此时的磁感应强度即为矫顽力。
A/m 4)内禀矫顽力Hcj概念:实际矫顽力。
(B=u0H+J)矫顽力只使B=0,J依然存在。
矫顽力与内禀矫顽力区别:矫顽力Hcb在数值上总是小于剩磁Br。
在H= Hcb处,B=0,则μ0 Hc b=B,上面已经说明,在退磁曲线上任意点的磁极化强度值总是小于剩磁Br,故矫顽力Hcb在数值上总是小于剩磁Br。
例如:Br =12.3kGs的磁体,其Hcb不可能大于12.3kOe。
换句话说,剩磁Br在数值上是矫顽力Hcb的理论极限。
当反向磁场H= Hcb时,虽然磁体的磁感应强度B为0,磁体对外不显示磁通,但磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和往往并不为0,也就是说此时磁体的磁极化强度J在原来的方向往往仍保持一个较大的值。
因此,Hcb还不足以表征磁体的内禀磁特性;当反向磁场H 增大到某一值Hcj时,磁体内部的微观磁偶极矩的矢量和为0,称该反向磁场H值为该材料的内禀矫顽Hcj。
内禀矫顽力Hc j是永磁材料的一个非常重要的物理参量,对于jHc 远大于Hcb的磁体,当反向磁场H大于Hcb但小于Hcj时,虽然此时磁体已被退磁到磁感应强度B 反向的程度,但在反向磁场H 撤消后,磁体的磁感应强度B 仍能因内部的微观磁偶极矩的矢量和处在原来方向而回到原来的方向。
一文看懂永磁材料永磁材料又称硬磁材料,其特点是各向异性场高,矫顽力高,磁滞回线面积大,磁化到饱和需要的磁化场大,去掉外磁场后它仍能长期保持很强的磁性。
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。
永磁材料作为一种重要的基础性磁性功能材料,应用领域非常广阔。
我国的永磁材料产业在世界上举足轻重,不仅从事生产、应用的企业众多,研究工作也一直方兴未艾。
下面介绍永磁材料的种类、主要性能、应用注意事项、选择原则。
永磁材料的种类一、铁氧体1、铁氧体是一种非金属磁性材料,又称磁性瓷。
我们拆开传统收音机,里面的那个喇叭磁铁,就是铁氧体的。
2、铁氧体的磁性能不高,目前磁能积(衡量磁铁性能高低的参数之一)只能做到4MGOe 稍微高一些。
这种材料有个最大的优点,就是价格低廉。
目前,仍然广泛应用在很多领域。
3、铁氧体是瓷,因此,加工性能也与瓷类似,铁氧体磁铁,都是模具成形,烧结出来的,若需加工,也只有进行简单的磨削。
由于很难进行机械加工,因此铁氧体产品,大多形状简单,而且尺寸公差比较大。
方块形状产品还好,可以进行磨削。
圆环形的,一般只磨削两个平面。
其他尺寸公差,都是按照名义尺寸的百分比给定的。
4、由于铁氧体应用广泛价格低廉,因此,很多厂家会有现成的常规形状和尺寸的圆环,方块等产品可供选择。
由于铁氧体是瓷材质,因此基本不存在腐蚀问题。
成品不需要进行电镀等表面处理或者涂装。
二、橡胶磁1、橡胶磁是铁氧体磁材系列中的一种,由粘结铁氧体磁粉与合成橡胶复合,经挤出成型、压延成型、注射成型等工艺而制成的具有柔软性、弹性及可扭曲的磁体。
可加工成条状、卷状、片状、块状、圆环及各种复杂形状。
2、它的磁能积为0.60~1.50 MGOe橡胶磁材的应用领域:冰箱、讯息告示架、将物件固定于金属体以用作广告等的紧固件,用于玩具、教学仪器、开关和感应器的磁片。
3、主要应用于微特电机、电冰箱、消毒柜、厨柜、玩具、文具、广告等行业。
永磁材料分类以永磁材料分类为标题,我们来探讨一下永磁材料的不同类型。
一、永磁材料的概念永磁材料是指在外加磁场的作用下,能够保持一定磁性的材料。
它们具有较高的矫顽力和剩余磁感应强度,适用于制造各种磁体、电机和传感器等设备。
二、永磁材料的分类1. 金属永磁材料金属永磁材料是指由金属元素组成的永磁材料。
目前常见的金属永磁材料有铁氧体、钕铁硼和钴磁体等。
铁氧体具有良好的抗腐蚀性和较高的矫顽力,广泛应用于各种磁体和电机中。
钕铁硼是目前最强的永磁材料,具有高矫顽力和高磁能积,广泛应用于高性能电机和传感器中。
钴磁体是一种稀土金属永磁材料,具有高温稳定性和较高的矫顽力,适用于高温环境下的应用。
2. 合成永磁材料合成永磁材料是指由合成元素组成的永磁材料。
合成永磁材料常见的有钕铁硼-铁氧体复合材料和铁素体-钕铁硼复合材料。
钕铁硼-铁氧体复合材料具有高矫顽力和高磁能积,适用于高性能电机和传感器。
铁素体-钕铁硼复合材料具有良好的抗腐蚀性和较高的矫顽力,广泛应用于各种磁体和电机中。
3. 稀土永磁材料稀土永磁材料是指由稀土元素组成的永磁材料。
稀土永磁材料具有高矫顽力和高磁能积,是目前最强的永磁材料。
常见的稀土永磁材料有钕铁硼、钴磁体和铽铁硼等。
钕铁硼是最常用的稀土永磁材料,具有高矫顽力和高磁能积,广泛应用于高性能电机和传感器中。
钴磁体具有高温稳定性和较高的矫顽力,适用于高温环境下的应用。
铽铁硼是一种高温稳定的永磁材料,适用于高温环境下的应用。
4. 磁体材料磁体材料是指用于制造各种磁体的材料。
常见的磁体材料有铁氧体、钕铁硼和钴磁体等。
铁氧体具有良好的抗腐蚀性和较高的矫顽力,广泛应用于各种磁体和电机中。
钕铁硼是目前最强的永磁材料,具有高矫顽力和高磁能积,广泛应用于高性能磁体和电机。
钴磁体是一种稀土金属永磁材料,具有高温稳定性和较高的矫顽力,适用于高温环境下的应用。
总结:永磁材料主要分为金属永磁材料、合成永磁材料、稀土永磁材料和磁体材料四大类。
永磁材料permanent magnetic material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。
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。
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。
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。
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。
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。
磁铁的材质及性能一、磁铁的种类磁铁的种类很多,一般分为永磁和软磁两大类,我们所说的磁铁,一般都是指永磁磁铁,永磁磁铁又分二大分类:第一大类是:金属合金磁铁包括钕铁硼磁铁(Nd2Fe14B)、钐钴磁铁(SmCo)、铝镍钴磁铁(ALNiCO)第二大类是:铁氧体永磁材料(Ferrite)1、钕铁硼磁铁:它是目前发现商品化性能最高的磁铁,被人们称为磁王,拥有极高的磁性能,其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。
其本身的机械加工性能亦相当之好,工作温度最高可达200摄氏度。
而且其质地坚硬,性能稳定,有很好的性价比,故其应用极其广泛。
但因为其化学活性很强,所以必须对其表面凃层处理。
(如镀Zn,Ni,电泳、钝化等)。
2. 铁氧体磁铁:它主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19。
通过陶瓷工艺法制造而成,质地比较硬,属脆性材料,由于铁氧体磁铁有很好的耐温性、价格低廉、性能适中,已成为应用最为广泛的永磁体。
3. 铝镍钴磁铁:是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。
铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状,可加工性很好。
铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数,工作温度可高达600摄氏度以上。
铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。
4、钐钴磁铁(SmCo):依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17。
由于其材料价格昂贵而使其发展受到限制。
钐钴(SmCo)作为稀土永磁铁,不但有着较高的磁能积(14-28MGOe)、可靠的矫顽力和良好的温度特性。
与钕铁硼磁铁相比,钐钴磁铁更适合工作在高温环境中。
二、磁铁使用注意事项下面是关于磁铁的使用注意事项,在使用磁铁产品之前请您务必先行阅读。
1.磁铁在使用过程中应确保工作场所洁净,以免铁屑等细小杂质吸附在磁铁表面影响产品的正常使用。
2.钕铁硼磁铁适宜存放在通风干燥的室内,酸性、碱性、有机溶剂、水中、高温潮湿的环境容易使磁体产生锈蚀,镀层脱落磁体粉化退磁。
永磁铁的原理永磁铁是一种能够产生持久磁场的材料,它在现代工业和科学技术中有着广泛的应用。
永磁铁的原理是基于磁性材料的微观结构和磁性特性,下面我们将详细介绍永磁铁的原理。
首先,永磁铁的原理与磁性材料的微观结构密切相关。
在永磁铁中,有大量的微观磁畴,这些磁畴是由一些微小的磁性原子或分子组成的。
在没有外部磁场的情况下,这些微观磁畴的磁矩方向是杂乱无章的,因此整个永磁铁没有表现出明显的磁性。
但是当外部磁场作用于永磁铁时,微观磁畴的磁矩会逐渐趋向于同一方向,最终形成一个宏观的磁化状态,使得永磁铁产生了磁场。
其次,永磁铁的原理还与磁性材料的磁性特性有关。
磁性材料的磁性特性可以通过磁化曲线来描述。
在没有外部磁场的情况下,磁性材料的磁化曲线呈线性关系,称为顺磁性。
而当外部磁场作用于磁性材料时,磁化曲线会出现饱和现象,即在一定的磁场强度下,磁化强度不再增加,这种特性称为铁磁性。
而永磁铁正是利用了磁性材料的铁磁性特性,通过外部磁场的作用,使得磁性材料形成了持久的磁化状态。
最后,永磁铁的原理还与外部磁场的作用有关。
外部磁场可以通过磁化线圈或者其他磁化装置来产生,当外部磁场作用于永磁铁时,会使得磁性材料的微观磁畴发生重新排列,形成一个宏观的磁化状态。
而且,永磁铁的磁化状态是可以保持很长时间的,即使外部磁场消失,永磁铁仍然可以保持一定的磁性,这就是永磁铁的独特之处。
综上所述,永磁铁的原理是基于磁性材料的微观结构和磁性特性,通过外部磁场的作用,形成持久的磁化状态。
永磁铁在电机、传感器、磁力传动等领域有着重要的应用,对于提高设备的性能和效率起着至关重要的作用。
希望通过本文的介绍,能够更加深入地了解永磁铁的原理和应用。
永磁材料性能
永磁材料是一类具有永久磁性的材料,其性能直接影响着磁性器件的使用效果。
永磁材料主要包括硬磁材料和软磁材料两大类,其中硬磁材料主要用于制造永磁体,软磁材料主要用于电磁器件。
本文将对永磁材料的性能进行介绍和分析。
首先,永磁材料的磁化特性是其最基本的性能之一。
永磁材料具有较高的剩磁
和矫顽力,能够在外加磁场消失后仍保持一定的磁化状态。
这种磁化特性使得永磁材料在电机、传感器等领域有着广泛的应用。
其次,永磁材料的磁能积也是衡量其性能优劣的重要指标之一。
磁能积是指单
位体积内所含磁能的大小,通常用于评价永磁材料的磁性能。
磁能积越大,说明永磁材料在磁化过程中损耗的能量越少,磁性能越优越。
此外,永磁材料的矫顽力和矫顽系数也是其重要的性能参数。
矫顽力是指在外
加磁场作用下,永磁材料从饱和磁化状态返回到零磁化状态所需的磁场强度。
而矫顽系数则是矫顽力与剩磁之比,是衡量永磁材料磁性能的重要参数之一。
另外,永磁材料的热稳定性和化学稳定性也是其重要的性能指标。
热稳定性是
指在一定温度范围内,永磁材料的磁性能不会发生明显的变化。
而化学稳定性则是指永磁材料在不同的化学环境中不会发生永久性的化学变化,从而影响其磁性能。
综上所述,永磁材料的性能包括磁化特性、磁能积、矫顽力和矫顽系数、热稳
定性和化学稳定性等多个方面。
在实际应用中,需要根据具体的使用要求选择合适的永磁材料,以确保磁性器件能够发挥最佳的性能。
随着科学技术的不断发展,相信永磁材料的性能将会得到进一步的提升,为各种磁性器件的应用提供更加可靠和高效的支持。
一文瞧懂永磁材料
永磁材料又称硬磁材料,其特点就是各向异性场高,矫顽力高,磁滞回线面积大,磁化到饱与需要的磁化场大,去掉外磁场后它仍能长期保持很强的磁性。
实用中,永磁材料工作于深度磁饱与及充磁后磁滞回线的第二象限退磁部分。
永磁材料作为一种重要的基础性磁性功能材料,应用领域非常广阔。
我国的永磁材料产业在世界上举足轻重,不仅从事生产、应用的企业众多,研究工作也一直方兴未艾。
下面介绍永磁材料的种类、主要性能、应用注意事项、选择原则。
永磁材料的种类
一、铁氧体
1、铁氧体就是一种非金属磁性材料,又称磁性陶瓷。
我们拆开传统收音机,里面的那个喇叭磁铁,就就是铁氧体的。
2、铁氧体的磁性能不高,目前磁能积(衡量磁铁性能高低的参数之一)只能做到4MGOe稍微高一些。
这种材料有个最大的优点,就就是价格低廉。
目前,仍然广泛应用在很多领域。
3、铁氧体就是陶瓷,因此,加工性能也与陶瓷类似,铁氧体磁铁,都就是模具成形,烧结出来的,若需加工,也只有进行简单的磨削。
由于很难进行机械加工,因此铁氧体产品,大多形状简单,而且尺寸公差比较大。
方块形状产品还好,可以进行磨削。
圆环形的,一般只磨削两个平面。
其她尺寸公差,都就是按照名义尺寸的百分比给定的。
4、由于铁氧体应用广泛价格低廉,因此,很多厂家会有现成的常规形状与尺寸的圆环,方块等产品可供选择。
由于铁氧体就是陶瓷材质,因此基本不存在腐蚀问题。
成品不需要进行电镀等表面处理或者涂装。
二、橡胶磁
1、橡胶磁就是铁氧体磁材系列中的一种,由粘结铁氧体磁粉与合成橡胶复合,经挤出成型、压延成型、注射成型等工艺而制成的具有柔软性、弹性及可扭曲的磁体。
可加工成条状、卷状、片状、块状、圆环及各种复杂形状。
2、它的磁能积为0、60~1、50 MGOe橡胶磁材的应用领域:冰箱、讯息告示架、将物件固定于金属体以用作广告等的紧固件,用于玩具、教学仪器、开关与感应器的磁片。
3、主要应用于微特电机、电冰箱、消毒柜、厨柜、玩具、文具、广告等行业。
三、钐钴
1、钐钴磁铁,主要成分就是钐与钴。
由于两种材料本身价格昂贵,因此,钐钴磁铁也就是几种磁铁里面最贵的一种。
钐钴磁铁的磁能积,目前可以做到30MGOe, 甚至更高一些。
2、另外,钐钴磁铁的矫顽力很高,耐高温,可应用于350摄氏度的高温,因此在很多应用场合无法替代。
钐钴磁铁,属于粉末冶金产品。
一般厂家根据成品的尺寸与形状需要,烧结成方块毛坯,然后再使用金刚石刀片切割成成品尺寸。
由于钐钴具有导电性,因此可以进行线切割加工。
3、理论上说,钐钴可以切成线切割能切成的形状,如果不考虑充磁与较大尺寸的问题。
钐钴磁铁,耐腐蚀性很好,一般不需要进行防腐电镀或涂装。
另外,钐钴磁铁质地很脆,因此加工小尺寸或者薄壁产品比较困难。
四、钕铁硼
1、钕铁硼就是目前应用广泛,发展迅速的磁铁产品。
钕铁硼从发明到现在的广泛应用,也不过20多年的时间。
由于其拥有的高磁性能与易加工性,价格不就是很高,因此应用领域扩大迅速。
2、目前,商品化的钕铁硼,磁能积可以达到50MGOe,就是铁氧体的10倍。
钕铁硼也属于粉末冶金产品,加工方式与钐钴类似。
3、目前,钕铁硼的最高工作温度在180摄氏度左右。
如果就是恶劣环境应用,一般推荐不超过140摄氏度。
钕铁硼非常容易被腐蚀。
因此,成品大多要进行电镀或者涂装。
4、常规采用的表面处理包括: 镀镍(镍铜镍), 镀锌,镀铝,电泳等。
如果工作在密闭环境里,也可以采用磷化的方式。
由于钕铁硼的高磁性能,在很多场合,被用来替代其她磁性材料,用以减小产品体积。
假如用铁氧体磁铁,现在的手机尺寸,恐怕不会小于半块砖头。
5、钐钴磁铁与钕铁硼这两种磁铁,都拥有比较好的加工性能。
因此,产品的尺寸公差要大大优于铁氧体。
一般产品,尺寸公差可以做到(+/-)0、05mm。
五、铝镍钴
1、铝镍钴磁铁,有铸造与烧结两种工艺。
国内做铸造的比较多。
铝镍钴的磁能积可达9MGOe,并有个最大的特点,就就是耐高温,工作温度可达到550摄氏度。
但就是,铝镍钴在反向磁场下,非常容易退磁。
如果您把两个铝镍钴的相同极向(两个N或者两个S)用力顶在一起,其中一个磁铁的磁场就会被退掉或反转。
因此不适于工作在反向磁场下(如电机)。
2、铝镍钴硬度很高,虽然也能进行磨削与线切割,但就是成本较高。
一般供货的成品,有磨削好的或者不磨削两种。
铝镍钴在传感器领域的应用比较广。
永磁材料的主要性能
1、剩磁感应强度
永磁材料在外磁场中充磁到饱与后,当外磁场为零时,永磁材料所具有的磁感应强度值。
此项指标数据直接关系着电机中气隙磁密的高低。
磁感应强度值越高,电机的气隙磁密将可能较高,转矩常数、反电势系数等电机的主要指标将达到最佳值,电机的电负荷与磁负荷的取值关系才可能最合理,效率才能达到最佳。
2、矫顽力Hc,(磁感应矫顽力Hc b )
永磁材料在饱与磁化的情况下,当剩磁感应强度Br 降到零时所需要的反向磁场强度。
此项指标与电机的抗退磁能力即过载倍数与气隙磁密等指标相关。
Hc 值越大,电机的抗退磁能力越强,过载倍数越大,对强退磁动态工作环境的适应能力越强。
同时电机的气隙磁密也会有所提高。
3、最大磁能积BHmax
永磁材料向外磁路提供的磁场能量的最大值。
此项指标与电机中永磁材料的用量直接相关,BHmax 越大,预示着该种永磁材料对外磁路能提供的磁场能量越大,即在相同功率情况下电机中使用的永磁材料越少。
4、内禀矫顽力Hc i
该项指标就是指当剩余磁化强度M 降到零时的磁场强度值。
退磁曲线上B=0 时对应的Hc b 值仅表示永磁体此时不能够向外磁路提供能量,并不代表永磁体自身不具备能量。
但当M=0 时对应的Hc i 值却表示此时永磁体已真正退磁,自身已完全无磁场能量储存。
虽然Hc i 与电机工作点无直接相关,但它才就是永磁材料的真正矫顽力,代表着永磁材料拥有磁场能量与抗去磁场的能力。
内禀矫顽力的大小与永磁材料的温度稳定性密切相关。
内禀矫顽力越高,永磁材料的工作温度才可能越高。
5、温度系数α
温度就是对永磁材料磁性能影响的主要因素之一,当温度每变化1℃时磁性能可逆变化的百分率称为磁性材料的温度系数。
温度系数可分为剩磁感应温度系数与矫顽力温度系数。
该项指标对电机的性能稳定性影响较大,温度系数越高,电机运行从冷态到热态时指标的变化越大,它直接限制了电机的使用温度范围。
间接影响到电机的功率体积比。
永磁材料应用注意事项
1、永磁材料的实际磁性能与生产厂的具体制造工艺有关,其值与标准规定的数据之间往往存在一定的偏差。
同一种牌号的永磁材料,不同工厂或同一工厂不同批号之间都会存在一定的磁性能差别。
对于电机中实际采用的永磁体形状与尺寸,其磁性能与标准数据之间也会存在一定的差别。
另外,充磁机的容量大小与充磁方法都会影响永磁体磁化状态的均匀性,影响磁性能。
因此,为提高电机设计计算的准确性,需要向生产厂家索取该批号的实际尺寸的永磁体在室温与工
作温度下的实测退磁曲线,在有条件时最好能抽样直接测量出退磁曲线,比较稳妥。
对于一致性要求高的电机,更需对永磁材料逐片进行检测。
2、永磁材料的磁性能除与合金成分与制造工艺有关外,还与磁场热处理工艺有关。
所谓磁场热处理,就就是永磁材料在分解反应过程中施加外加磁场。
经过磁场热处理后,永磁材料的磁性能提高,而且带有方向性,顺磁场方向最大,垂直磁场方向最小,这叫做各向异性。
对于没有经过磁场热处理的永磁材料,磁性能没有方向性,称为各向同性。
应该注意,对于各向异性的永磁体,充磁时的磁场方向应与磁场热处理时的磁场方向一致,否则磁性能反而会有所降低。
3、永磁材料由室温升到最高工作温度并保温一定时间后再冷却到室温,其开路磁通允许有不大于5%的不可逆损失。
因此为了保证永磁电机在运行过程中性能稳定,不发生明显的不可逆退磁,在使用前应先进行稳磁处理,其办法就是将充磁后的永磁材料升温至预计最高工作温度并保温2到4小时,以预先消除这部分不可逆损失。
永磁材料的选择原则
永磁材料的种类多种多样,性能相差很大,因此在设计永磁电机时首先要选择好适宜的永磁材料品种与具体的性能指标。
(1)应能保证电机气隙中有足够大的气隙磁场与规定的电机性能指标。
(2)在规定的环境条件、工作温度与使用条件下应能保证磁性能的稳定性。
(3)有良好的机械性能,以方便加工与装配。
(4)经济性要好,价格适宜。
一直以来,国家重大科技计划,包括“973”计划、“863”计划与自然科学基金重点项目,以及最近的国家重点研发计划等项目指南中,永磁材料都占有一席之地。
随着“中国制造2025”行动纲领的推出,永磁材料必将在新一轮科技革命与产业变革中发挥越来越重要的作用。
目前Ba、Sr 铁氧体仍然就是用量最大的永磁材料,但其许多应用正在逐渐被Nd-Fe-B类材料取代。
并且,当前稀土类永磁材料的产值已大大超过铁氧体永磁材料,稀土永磁材料的生产已发展成一大产业。