稀土永磁材料基础知识共33页

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。

第三章、 稀土永磁材料的制备技术
稀土永磁材料的制备：熔炼、浇铸机械合 金化等 熔炼技术： 真空感应熔炼法 （最常用）
真空电弧熔炼法（多用于实验室研究） 真空热还原扩散法（近年来得到发展）
合金化或控制合金的结晶组织或制粉：
浇铸/机械合金化/熔体快淬法/气体雾化法/高频震荡 雾化法
第一节、真空感应熔炼制备稀土磁性材料
一、原材料的选择
原材料选择是保证合金成分的关键。 选择标准：一、使成分符合技术要求；二、控制原料 带入的有害杂质
1、金属钕的选择：
(1)、注意碳含量是否偏高 (2) 、少量Pr允许，其他稀土元素对磁性能不利 (3)、生产高性能NdFeB磁体要求：
Ce/RE<0.05% ; Nd/RE≥99.5% ; ∑RE≥99.8%
4、真空坩埚反应
熔炼条件下坩埚材料与合金液强烈作用 一污染源
例：刚玉坩埚、坩埚周围的MgO填充料
合金的又
5、冷坩埚悬浮熔炼技术
一种以原料本身结晶的容壳为容器的晶体生长技术。 用于活泼金属、强磁性材料NdFeB及金属间化合物等的 熔炼。（示意图如下） 特点:(1)不受坩埚材料污染 (2)坩埚寿命长
第节、真空感应熔炼稀土永磁合金工艺
元素控制因素及机理：
（1）、能严格控制合金中活泼元素，保证了合金的性能、质 量及稳定性。 （2）、充氩气条件下，可有效减少合金的挥发损失。
2、 真空脱气
主要是去除合金中的H、N 氢、氮在合金中的溶解度：
H 2 2[ H ] [H ] kH N 2 2[ N ] [N ] kN pN2 pH 2
2、炉料的最佳尺寸范围
穿透深度：当电磁波从导体表面向内部传播时，经过 距离d后，其值衰减到表面值的1/e，这段距离称为导体 的穿透深度。

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。

稀土永磁材料的主要类型至今，稀土永磁材料已有两大类、三代产品第一大类是稀土-钻合金系（即RE-Co永磁），它又包括两代产品。

* 金属材料 原料：天然矿物质、金属及合金 工艺：火法冶金、湿法冶金、电冶金、粉末冶金、单晶生产 产品：金属及合金、单晶
* 陶瓷材料 原料：无机化合物 工艺：成型烧结、熔融固化、单晶生产 产品：普通陶瓷、新型陶瓷
* 高分子材料 原料：有机化合物 工艺：高温、高压精馏、蒸馏、聚合反应、化学反应 产品：高分子材料
-- 铸造类（Al-Ni-Co 铝镍钴） -- 铁氧体（Br-Ferrite，Sr-Ferrite） -- 稀土永磁（SmCo5、Sm2Co7、Nd2Fe14B） -- 其他
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磁性材料分类
?制约永磁材料的因素： -- 原材料资源 -- 磁性能的优劣 -- 价格高低
6
稀土永磁材料概况
? 50年代末 -60年代初 ---研发阶段 -- 1959 年BH（Max ）<1 -- 第一代稀土永磁材料： 钆钴GdCo5
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钕铁硼永磁材料制造工艺
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钕铁硼永磁材料制造工艺
NdFeB是按一定配比将金属钕、铁硼合金和为某种目的有意添加的金属料加 入真空感应炉，在氩气保护下熔炼成NdFeB合金
工作温度 小于80度 小于100度 小于120度 小于150度 小于180度 小于200度
矫顽力Hcj Hcj>12KOe Hcj>14KOe Hcj>17KOe Hcj>20KOe Hcj>25KOe Hcj>30KOe
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稀土永磁材料的特性、主要参数
解除外部磁场的时 候，残留在永磁材 料上的磁场称为剩 磁（Br）
为完全去除永磁材 料上的剩磁，施加 的外部反向磁场的 大小称之为矫顽力 （Hcj）
由外部磁场的强度与永磁材料被磁化的强度构成一个闭合循环曲线。
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38SH/38SHT
环类产品
R213×r213×59×91等大瓦
稀土永磁事业部
湖南航天磁电有限责任公司
目 录
一
烧结钕铁硼产品简介
二
烧结钕铁硼生产工艺简介
三
烧结钕铁硼检测设备简介
稀土永磁事业部
湖南航天磁电有限责任公司
稀土永磁事业部
湖南航天磁电有限责任公司
熔 炼
原理：中频交流电通过真空感应熔炼炉的感应线圈时，产生交替变化的磁场，使坩埚 内的金属内部产生感应电流。电流为克服金属表面的电阻做功而产生热，从而达到加热、
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切 片 机
线 切 割
立 轴 磨
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成 型 磨
双 面 磨
内
外
圆 磨
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电 镀
镀 层
锌（蓝白锌、白锌、彩锌、黑锌）
镍
盐雾要求 （5%NaCl，35℃）
24h或48h
48h
镀层厚度 （单面）
5~7μ m
磁能积BHm(MGOe)
28～32 31～34 33～36 36～39 38～41 40～43
45 48 50
52
13.3～13.8 13.7～14.2 14.0～14.5
14.3～14.7
43～46 46～49 48～51
50～53
稀土永磁事业部
湖南航天磁电有限责任公司
字母 Hcj（kOe） Tw(℃)
检 测 设 备
设备名称
ICP（等离子发射光谱仪） 激光粒度分布仪 氢氧分析仪 金相显微镜 X荧光镀层测厚仪 磁性能测试仪 HAST试验箱 碳硫分析仪 盐雾试验箱 测试成分 测试粒度分布 测试氧、氢含量 测试围观组织结构 测试镀层厚度 测试磁性能 测试产品耐老化性能 测试碳、硫含量 测试镀层耐腐蚀性能

应用：制造磁导体，增加磁 路磁通量，降低磁阻。如： 变压器、继电器、感应圈等 铁芯；电机转子、定子；磁 路的连接、磁屏、开关、存 储元件元件、。
材料：
– 工业纯铁、 硅钢
– 坡莫（Fe-Ni）合金
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– 软磁铁氧体
几种 主要 磁性 材料 的退 磁曲
线
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1.6 磁性材料分类
（1）按化学组成分类 金属磁性材料、非金属(铁氧体)磁性材料
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E.磁能积(BH)m 最大磁能积[(BH)max ]或简写为[ (BH)m]是退
磁曲线上磁感应强度 Br 和磁场强度 H 乘积的最大 值，此值越大，说明单位体积内储存的磁能越大， 材料的性能就越好。 F.矫顽力
铁磁体磁化到饱和以后，使它的的磁化强度或 磁感应强度降低到零所需要的反向磁场称为矫顽力 Hc。它表征材料抵抗退磁作用的本领，Hc值要大， 一般为Hc﹥103A/m
反铁磁性
磁矩的排列与磁性的关系
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1.3 铁磁性的的宏观表征
（1）磁化曲线
v 1）在微弱的磁场中，B 和 M 均随 H 的增大而缓慢上 升。M 与 H 之间近似呈线
性关系，并且磁化是可逆的；
v 2）随 H 继续增大，B 和
M 急剧升高，磁导率μ增大
的非常快，并且出现极大值 μm ；
3）随 H 继续增大，B 和 M 增加趋 势变缓，μ减小并趋于μ0 。当 H 达 到 Hs 时，M 达到饱和值 Ms，而 B （= H+M）仍然继续升高。
顺磁性
磁矩的排列与磁性的关系
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④ 抗磁性物质 不存在未成 对电子 → 没有永久磁矩。 惰性气体，不含过渡元素 的离子晶体，共价化合物 和所有的有机化合物，某 些金属和非金属。

磨、粘结等加工成各种形状和尺寸的磁体。
03
稀土永磁材料的种类和应用
钕铁硼永磁材料
总结词
具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积等特 点，是目前应用最广泛的稀土永磁材料 。
VS
详细描述
钕铁硼永磁材料是以金属钕、铁、硼为主 要成分的永磁体，其剩磁、矫顽力和磁能 积等性能指标均优于其他稀土永磁材料。 由于其优异的磁性能和较低的生产成本， 钕铁硼永磁材料广泛应用于汽车、电子、 能源、环保等领域，如电动机、发电机、 风力发电机、传感器等。
技术创新需求
随着科技的不断进步，对稀土永磁材料性能的要求也越来越高， 需要不断进行技术创新和研发。
对未来研究和应用的建议
1 2
加强资源开发与环境保护
加大稀土资源的勘探和开发力度，同时加强环境 保护措施，降低对环境的负面影响。
降低制造成本
通过技术创新和规模化生产等方式，降低稀土永 磁材料的制造成本，促进其在更多领域的应用。
铝镍钴永磁材料
总结词
具有较高的磁性能和稳定的温度特性，但制造成本较高。
详细描述
铝镍钴永磁材料是以铝、镍、钴为主要成分的永磁体，其剩 磁和矫顽力较高，且温度稳定性较好。由于其较高的制造成 本，铝镍钴永磁材料主要用于高精度和高性能的领域，如航 空航天、医疗设备等。
铁氧体永磁材料
总结词
具有成本低廉、环保等优点，但磁性能相对较低。
能保持较高的磁化强度。
高磁能积
磁能积是衡量磁体储存磁场能量 的能力，稀土永磁材料具有高磁 能积，可以提供更大的磁场能量。
物理特性
居里点高
居里点是磁性材料失去磁性的温度点，稀土永磁材料的居里点较 高，使其在高温环境下仍能保持磁性。
热稳定性好

用于镝灯的制备，在镝灯中采用的工作物质是碘化镝，这种灯具有亮度大、颜色好、色温高、 体积小、电弧稳定等优点，已用于电影、印刷等照明光源。(6)由于镝元素具有中子俘获截 面积大的特性，在原子能工业中用来测定中子能谱或做中子吸收剂。(7)Dy3Al5O12 还可用 作磁致冷用磁性工作物质。随着科学技术的发展，镝的应用领域将会不断的拓展和延伸。
镨是用量较大的稀土元素，其主要用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。(1)镨被广泛应用于 建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡 黄色，色调纯正、淡雅。(2)用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁 材料，其抗氧性能和机械性能明显提高，可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器 件和马达上。(3)用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入 Y 型沸石分子筛中制备石油 裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国 70 年代开始投入工业使用，用 量不断增大。(4)镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越广。
钬(Ho) 十九世纪后半叶，由于光谱分析法的发现和元素周期表的发表，再加上稀土元素电化学 分离工艺的进展，更加促进了新的稀土元素的发现。1879 年，瑞典人克利夫发现了钬元素 并以瑞典首都斯德哥尔摩地名命名为钬(holmium)。 钬的应用领域目前还有待于进一步开发，用量不是很大，最近，包钢稀土研究院采用高 温高真空蒸馏提纯技术，研制出非稀土杂质含量很低的高纯金属钬 Ho/∑RE>99.9%。目前钬 的主要用途有：用作金属卤素灯添加剂，金属卤素灯是一种气体放电灯，它是在高压汞灯基 础上发展起来的，其特点是在灯泡里充有各种不同的稀土卤化物。目前主要使用的是稀土碘 化物，在气体放电时发出不同的谱线光色。在钬灯中采用的工作物质是碘化钬，在电弧区可 以获得较高的金属原子浓度，从而大大提高了辐射效能。(2)钬可以用作钇铁或钇铝石榴石 的添加剂;(3)掺钬的钇铝石榴石(Ho:YAG)可发射 2μ m 激光，人体组织对 2μ m 激光吸收率高， 几乎比 Hd:YAG 高 3 个数量级。所以用 Ho:YAG 激光器进行医疗手术时，不但可以提高手术效 率和精度，而且可使热损伤区域减至更小。钬晶体产生的自由光束可消除脂肪而不会产生过 大的热量，从而减少对健康组织产生的热损伤，据报道美国用钬激光治疗青光眼，可以减少 患者手术的痛苦。我国 2μ m 激光晶体的水平已达到国际水平，应大力开发生产这种激光晶 体。(4)在磁致伸缩合金 Terfenol-D 中，也可以加入少量的钬，从而降低合金饱和磁化所 需的外场。(5)另外用掺钬的光纤可以制作光纤激光器、光纤放大器、光纤传感器等等光通 讯器件在光纤通信迅猛的今天将发挥更重要的作用。 铒(Er) 1843 年，瑞典的莫桑德发现了铒元素(Erbium)。铒的光学性质非常突出，一直是人们 关注的问题：(1)Er3+在 1550nm 处的光发射具有特殊意义，因为该波长正好位于光纤通讯的 光学纤维的最低损失，铒离子(Er3+)受到波长 980nm、1480nm 的光激发后，从基态 4I15/2 跃迁至高能态 4I13/2，当处于高能态的 Er3+再跃迁回至基态时发射出 1550nm 波长的光，石 英光纤可传送各种不同波长的光，但不同的光光衰率不同，1550nm 频带的光在石英光纤中 传输时光衰减率最低(0.15 分贝/公里)，几乎为下限极限衰减率。因此，光纤通信在 1550nm 处作信号光时，光损失最小。这样，如果把适当浓度的铒掺入合适的基质中，可依据激光原 理作用，放大器能够补偿通讯系统中的损耗，因此在需要放大波长 1550nm 光信号的电讯网 络中，掺铒光纤放大器是必不可少的光学器件，目前掺铒的二氧化硅纤维放大器已实现商业 化。据报道，为避免无用的吸收，光纤中铒的掺杂量几十至几百 ppm。光纤通信的迅猛发展， 将开辟铒的应用新领域。(2)另外掺铒的激光晶体及其输出的 1730nm 激光和 1550nm 激光对 人的眼睛安全，大气传输性能较好，对战场的硝烟穿透能力较强，保密性好，不易被敌人探 测，照射军事目标的对比度较大，已制成军事上用的对人眼安全的便携式激光测距仪。 (3)Er3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，是目前输出脉冲能量最大，输出功率最高 的固体激光材料。(4)Er3+还可做稀土上转换激光材料的激活离子。(5)另外铒也可应用于眼 镜片玻璃、结晶玻璃的脱色和着色等。 铥(Tm) 铥元素是 1879 年瑞典的克利夫发现的，并以斯堪迪那维亚(Scandinavia)的旧名 Thule 命名为铥(Thulium)。 铥的主要用途有以下几个方面：(1)铥用作医用轻便 X 光机射线源，铥在核反应堆内辐 照后产生一种能发射 X 射线的同位素，可用来制造便携式血液辐照仪上，这种辐射仪能使铥

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8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。
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9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。
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10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。
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11、人生就像是一个马尔可夫链，你的未来取决于你当下正在做的事，而无关于过去做完的事。
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8、有些事，不可避免地发生，阴晴圆缺皆有规律，我们只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改变它的轨迹。
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9、与其埋怨世界，不如改变自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都强。人生无完美，曲折亦风景。别把失去看得过重，放弃是另一种拥有;不要经常艳羡他人，人做到了，心悟到了，相信属于你的风景就在下一个拐弯处。
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18、无论是对事还是对人，我们只需要做好自己的本分，不与过多人建立亲密的关系，也不要因为关系亲密便掏心掏肺，切莫交浅言深，应适可而止。
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19、大家常说一句话，认真你就输了，可是不认真的话，这辈子你就废了，自己的人生都不认真面对的话，那谁要认真对待你。
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20、没有收拾残局的能力，就别放纵善变的情绪。
制备方法工艺分类
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制粉(HDDR)粉末的注射工艺植被
的注射磁体 5.快速凝固制粉或氢碎制粉(HDDR)粉末的热压法制备的
硬磁陶瓷（铁氧体）永磁材料：原材 料丰富，磁体价格低，但磁性能不 高，温度稳定性差。仍然在汽车工 业，音响、通讯、家用电器、办公 自动化设备中得到广泛的应用。

稀土永磁材料摘要：本文简要介绍了稀土永磁材料的分类及各类各代稀土永磁材料的组成，稀土永磁材料的性能特点，重点介绍了稀土永磁材料的应用。

关键词：稀土永磁；分类；性能；应用；一、前言稀土永磁材料是稀土元素与过渡族金属Fe,Co,Cu,Zr等或非金属元素B,C,N等组成的金属间化合物，其永磁性来源于稀土与3d过渡族金属所形成的某些特殊金属间化合物。

它是重要的金属功能材料，利用其能量转换动能和磁的各种物理效应可以制成多种形式的功能器件。

永磁材料无所不在，小到手表、照相机、录音机、CD机、VCD机、计算机硬盘，大到发动机、汽车、医疗器械等都用到永磁材料，正是稀土永磁材料的发展，才使得电子产品尺寸进一步缩小，性能进一步改善，从而适应了当今轻、薄、小的发展趋势。

①②二、稀土永磁材料的分类稀土永磁材料是20世纪60年代出现的新型金属永磁材料，至今，已经具有规模生产和使用价值的稀土永磁材料已有两大类、三代产品。

第一大类是稀土—钴合金系（即RE-Co永磁），它又包括两代产品。

第一代稀土永磁体1：5型合金，即SmCo5；第二代稀土永磁材料是2：17型SmCo合金，即Sm2Co17，它们均是以钴为基的稀土永磁合金；第二大类是RE-Fe-B系永磁，或称铁基稀土永磁材料；第三代稀土永磁，是以NdFeB合金为代表的Fe基稀土永磁材料。

①③⑴第一代稀土永磁SmCo5第一代稀土永磁是1：5型RE-Co永磁，于1967年问世，是一种二元金属间化合物，由稀土金属（用RE表示）原子与其它金属原子（用TM表示）按1：5的比例组成的1：5型RE-Co永磁，化学成分为Sm34%（或37%）、Co66%（或63%）。

Sm的熔点为1350°。

其中又分为单相和多相两种。

单相是指从磁学原理上为单一化合物的RECo5永磁体，如SmCo5、（SmPr）Co5烧结永磁体等，它属于第一代稀土永磁材料。

多相的1：5型RE-Co永磁材料是指以1：5相为基体、有少量的2：17型沉淀相的1：5型永磁材料。

三、永磁材料应用简述
2.永磁电机对永磁材料的要求
(1)高的剩余磁感应强度Br。因为Br高才能确保电机有较高的转速，大的输出 扭矩和大的功率。电机才会有较高的效率。
(2)高的Hcb。因为Hcb高，才能确保电机输出所需的电动势，使电机工作点 靠近最大磁能积，充分利用磁体的能力。
(3)高的Hcj。Hcj高可以确保电机有较强的抗过载退磁及抗老化，抗低温的 能力。
一、前言
永磁材料具有电磁能与机械能相互转换的 功能，又在一定条件下会产生一系列磁的效应， 如磁共振效应、磁力学效应、磁化学效应、磁 光效应、磁生物效应及霍耳效应等等。利用永 磁材料的特性可作成多种永磁器件。这些永磁 器件广泛用于计算机、网络信息、仪器仪表、 通讯、航空航天、交通、办公自动化、家电、 医疗保健、生物养殖、海洋探测等高新技术领 域。永磁材料已成为高新技术、新兴产业与社 会进步的重要物质基础材料之一。它的发展将 促进工业技术的发展，包括永磁电机等的进步 和发展。
永磁材料的性能是用一些磁参数表示 的，如剩余磁感应强度Br，矫顽力Hc， 最大磁能积(BH)max等，这些磁参数由 退磁曲线所决定，而退磁曲线又是磁滞 回线的一部分，所以下面介绍磁性材料 的磁化曲线和磁滞回线。
二、永磁材料的基本特性
1、永磁材料的磁化曲线和磁滞回线 （1）磁化曲线
磁性材料的磁通密度、磁极化强度、 磁化强度随外加磁场变化而变化的一条 曲线。
Hale Waihona Puke B-H曲线 、J-H曲线 、M-H 曲线
二、永磁材料的基本特性
M
B
Mr
D
Br
D
BC
Ms
C
Bs
B
A
A
O
Hs
H

况且，铁磁性金属原子与稀土原子都存在耦合磁 矩，根据RKKY理论可知，过渡金属与稀土原子 之间存在着特殊的间接交换作用，使3d电子自旋 与稀土金属原子磁矩平行排列，形成铁磁性耦合 现象，而产生自发磁化。在稀土合金化合物中， 稀土金属原子与磁性原子的磁短构成铁磁性耦合， 产生较高的饱和磁化强度。因此，将3d过渡族元 素的强磁性(高Ms及Tc)和稀土元素的高各向异性 结合，通过适当工艺，就可获得具有高磁能积、 高矫顽力、高剩磁和居里温度也高的磁性能优异 的稀土水磁材料。
2．钕铁硼(Nd－Fe－B)合金 的晶体结构
以Nd2Fe14B为代表的稀土铁硼永磁合金的磁 性相晶体结构如图7—6所示。它是四方晶系，空 间群为P42／mnm。一个晶胞由4个Nd2Fe14B分 子组成，含有68个原子，分布在9个晶位上。Nd 原子占两个品位(4f、4g)，Fe原子占六个晶位 (16K1、16K2、8J1、 8J2 、4e、4c)，B原于占一 个晶位(4g)。通过中子衍射确定了Nd2Fe14B在室 温下的磁结构，磁矩排列是铁磁性的，Nd与Fe的 磁矩均与晶胞c轴平行，因此Nd2Fe14B具有较高 的饱和磁化强度和磁晶各向异性场。
稀土水滋材料之所以具有上述那么多优异
性能而成当今人们公认的磁性能最好的永磁材 料，这可由它们的主要组成原子的磁性质来 说明。稀土永磁材料是以稀土合金化合物为 基体，如稀土－铁系合金是由4f稀土族元素和 3d过渡族元素组成的金属间化合物。稀土金 属原子的顺磁磁化率高、各向异性场强高，但 原子交换作用弱，居里温度也低；而3d过渡族 金属原子的原子交换强、饱和磁化强度高，居 里温度也高，但各向异性，稀土永磁材料已有两大类、三代产品。 第一大类是稀土—钴合金系(即RE—Co永磁)，它 又包括两代产品。1966年K.Strm等人发现RECo5 型合金具有极高的磁各向异性常数，导致第一代 稀土永磁1:5型SmCo合金，即SmCo5(磁能积典型 值为200kJ／m3的诞生。从此开始了稀土永磁材 料的研究开发，并于1970年初投入生产；第二代 稀土永磁材料是2:17型SmCo合金，即 Sm2Co17(磁能积300 kJ／m3)大约是1978年投入 生产。它们均是以金属钴为基体的稀土永磁合金。 需用珍贵的钴、钐资源。

磁 场
反铁磁性
磁矩的排列与磁性的关系
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1.3 铁磁性的的宏观表征
（1）磁化曲线
1）在微弱的磁场中，B 和 M 均随 H 的增大而缓慢上 升。M 与 H 之间近似呈线
性关系，并且磁化是可逆的；
2）随 H 继续增大，B 和
M 急剧升高，磁导率μ增大 3）随 H 继续增大，B 和 M 增加趋
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稀土永磁材料的结构
稀土元素的4f层电子结构和3d金属外层电子结构都 有未成对的电子，因此都有原子磁矩。3d金属的原 子磁矩由于受晶体场和配位场的影响，发生轨道矩 的冻结。
镧系元素最外层电子结构为5s25p6，它对4f层电子 有屏蔽作用，因此4f层电子轨道矩和自旋矩都参加 磁化。
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稀土永磁材料的晶体结构
道相互作用强，在外磁场的作用下，磁场主要作 用于自旋矩，而轨道矩被“冻结”.
稀土元素的自旋-轨道相互作用较强，其有效 磁矩μeff不仅取决于自旋量子数S，还取决于轨道 量子数（偶合），
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三 稀土磁性材料
3.1稀土永磁材料 3.2稀土磁光材料 3.3稀土磁泡材料 3.4稀土磁致冷材料 3.5稀土超磁致伸缩材料
按物质对磁场的反应进行磁性分类
4
磁性分类及特征
5
磁性宏观表征
① 铁磁性物质

具有极高的磁化率， 磁
磁化易达到饱和的物质。 场

如Fe，Co， Ni， Gd
等金属及其合金称为铁磁
性物质。
铁磁性
磁矩的排列与磁性的关系
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② 亚铁磁性物质
如铁氧体(M2+Fe23+O4)等， 磁 是一些复杂的金属化合物， 场

稀土永磁材料稀土永磁材料李世东材卓121 1209010103摘要：稀土永磁材料具有高的磁能积、良好的稳定性、不易受温度、外界磁场和冲击的影响，它广泛用于雷达、航天技术、卫星通信、计算机、自动控制，旋转机械设备、交通运输、磁分离、石油化工、医疗卫生、电动玩具、办公设备、以及各种仪器仪表等方面。

稀土钕铁硼永磁材料产业本身是个新兴产业，新的应用领域在不断涌现，特别是以信息产业为代表的知识经济发展，给稀上永磁等功能材料不断带来新的用途。

除了在上述等方面的广泛应用外，汽车中的发电机、电动机和音响系统、风力发电、节能电梯、变频空调等应用已经开始，这将极大地带动钕铁硼永磁材料产业的发展。

关键词：稀土永磁材料制备特性分类应用Abstract: Rare earth permanent magnetic material with high magnetic energy product, good stability, less susceptible to temperature, the influence of external magnetic field and impact. It is widely used in radar, space technology, satellite communication, computer, automatic control, rotation machinery and equipment, transportation, magnetic separation, petroleum chemical industry, medical and health, electric toys, office equipment, and a variety of instrumentation, such as aspects. Rare earth neodymium iron boron permanent magnetic material industry is a new industry, new application areas are emerging, especially in the information industry as the representative of the knowledge economy development, to dilute the permanent magnet and other functional materials continue to bring new uses. In addition to a wide range of applications in the automotive, motor and audio systems, electric motors and sound systems, wind power, energy saving, energy saving, such as the application has begun, which will greatly promote the development of the permanent magnet material industry.Key word:Rare earth permanent magnetic material Preparation Characteristic Classification Application引言：永磁材料作为一种重要的功能材料，已被广泛应用于能源、交通、机械、医疗、计算机、家电、航天等领域，深入国民经济的方方面面，其产量与用量已成为衡量一个国家综合国力与国民经济发展水平的重要标志。

材料的定义：人类社会所能接受的、经济地制造有用器件的 物质
材料工程：控制材料的结构、性能、形状
材料工程的思路
1.依据工程构件的行为，确定所需材料的性能。 2.依据性能要求，确定所需材料的结构。 3.制定材料工艺，获得所需材料的结构。 4.采用必要设备，保证工艺的实施。 材料的分类：金属材料、陶瓷材料、高分子材料
搅拌磨制粉，实验研究采用气流磨或小型气流磨制粉。 将磁粉在磁场条件下取向并压制成型，或在等静压机中进一步压实。 压坯的烧结和回火在真空烧结炉内于氩气保护下进行。 用该工艺制备各项异性烧结磁体，其中铸锭组织、制粉、磁场成型、
烧结及回火等工艺的工艺参数对磁体的磁性能有十分重要的影响。
烧结磁体经过机加工与表面处理，可制成所需形状的永磁体。
充磁
钕铁硼永磁材料的应用
马达(Motor)
第二十五页，共32页幻灯片
钕铁硼永磁材料的应用
电子部件
第二十六页，共32页幻灯片
钕铁硼永磁材料的应用
CD，DVD播放器
台式电脑 Notebook
游戏机
第二十七页，共32页幻灯片
钕铁硼永磁材料的应用
扬声器 手机震动马达
第二十八页，共32页幻灯片
钕铁硼永磁材料的应用
第五页，共32页幻灯片
磁性材料分类
制约永磁材料的因素：
-- 原材料资源
-- 磁性能的优劣
-- 价格高低
第六页，共32页幻灯片
稀土永磁材料概况
50年代末-60年代初---研发阶段
-- 1959年BH（Max）<1
-- 第一代稀土永磁材料：钆钴GdCo5
1966年 YCo5永磁体（钇姑）：很强的矫顽力
不易氧化、密度高、价格高 第三代稀土永磁材料：1983年-至今（ Nd2Fe14B）

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。
目前世界上应用最多的还是铁氧体，产品廉价，其次是钕铁硼；铝镍钴和 钐钴的温度稳定性比钕铁硼好，因此在一些指针式仪表、军用品和高档消费品 中还离不开铝镍钴和钐钴材料。
铁氧体的居里温度为465℃，钕铁硼的居里温度为310℃，铝镍钴的居里温 度为800℃，钐钴的居里温度在700——800℃之间，因此钕铁硼的温度稳定性 最差，但性能最高，被称为“磁王”，目前磁性材料的生产有烧结和粘结两种 工艺，粘结由于加了粘合剂磁性能不会高，但产品精度较高。
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。
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。
结论
钕铁硼在我国的储量巨大，但因生产工艺的落后，导致价格低 廉。不过，至今已取得很大进步。钕铁硼的发展空间很广，应 用领域也愈加广泛，因其性能优异，可显著提高某些器材的性 能。但稀土是不可再生资源，对生产工艺和回收的进步提出了 要求。中国应利用储量的优势，占据稀土发展的制高点。
The end
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信赖性试验
1. 跌落试验：用胶水把产品和铁皮粘在一起，从1~1.5m空中自由落下并进行多次重 复，看镀层有没有脱落，跌落试验基本上是验收镀锌产品。 2.划格试验：用刀对镀层进行划格，看镀层的结合情况（镀锌、镀镍都可以）。 3.激冷激热试验：把电镀镍后的产品放在烘箱进行加热（200℃左右），然后放在水 里激冷，这样几个循环，以检验镀镍产品的结合力。 4.PCT试验：（压力煮试验）条件：2个大气压，95%相对湿度，121℃温度时，检验镀 层的结合力。 5.失重试验：Nd-Fe-B由于易氧化，不同的工艺和不同的添加元素，及不同的工艺控制， 失重是不一样的，失重试验的单位是每平方厘米失去多少毫克的重量，美国和欧洲的 标准不太一样。