稀土永磁基础知识介绍
- 格式:pptx
- 大小:23.85 MB
- 文档页数:39
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。
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。
稀土永磁电机工作原理
稀土永磁电机是一种新型的电机,它的工作原理是利用稀土永磁材料的磁性特性来实现电机的转动。
稀土永磁材料是一种具有高磁能积和高矫顽力的材料,它的磁性能比传统的铁氧体磁性材料要高得多。
稀土永磁电机的工作原理是利用电流在电机中产生的磁场与永磁材料的磁场相互作用,从而产生转矩,使电机转动。
在稀土永磁电机中,永磁材料通常被安装在转子上,而电流则通过定子上的线圈来产生磁场。
当电流通过定子线圈时,它会产生一个磁场,这个磁场会与转子上的永磁材料的磁场相互作用,从而产生一个转矩,使电机开始转动。
由于稀土永磁材料的磁性能非常高,因此它可以产生非常强的磁场,从而使电机具有非常高的转矩。
稀土永磁电机的优点是非常明显的。
首先,它具有非常高的效率,因为它可以利用永磁材料的磁性能来产生转矩,而不需要消耗大量的电能。
其次,它具有非常高的功率密度,因为它可以在非常小的空间内产生非常大的转矩。
最后,它具有非常长的寿命,因为稀土永磁材料的磁性能非常稳定,不容易衰减。
稀土永磁电机是一种非常优秀的电机,它的工作原理是利用稀土永磁材料的磁性能来产生转矩,从而实现电机的转动。
它具有非常高
的效率、功率密度和寿命,因此在各种应用领域中都有着广泛的应用前景。
钕铁硼永磁材料基本知识讲义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+Q2Nd +6H2O 2Nd(OH)3 +3H2+QNd2O3+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。
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。
稀土永磁材料的性能与结构稀土永磁材料的性能主要包括磁性能、热稳定性、抗腐蚀性和机械性能等。
首先是磁性能。
稀土永磁材料具有较高的矫顽力和剩磁,其磁能积是传统强磁材料的几倍甚至几十倍,因此具有较高的磁能积和磁矩。
这使得稀土永磁材料在电机和传感器中能够产生更大的力矩和灵敏度。
其次是热稳定性。
稀土永磁材料具有较高的居里温度,可以在较高的温度下保持较高的磁性能。
这使得稀土永磁材料可以在高温环境中工作,不容易出现磁性能衰减的问题。
然而,由于稀土永磁材料的热稳定性较低,容易受到热磁异常效应的影响,即在过高的温度下,磁场强度会骤减。
再次是抗腐蚀性。
稀土永磁材料在一定程度上具有较好的抗腐蚀性能,可以在一定的湿度和酸碱环境中使用。
这使得稀土永磁材料在一些特殊环境下的应用具有优势。
最后是机械性能。
稀土永磁材料具有较高的硬度和脆性,容易产生裂纹和断裂。
因此,制备稀土永磁材料时需要采用一系列的加工过程和工艺来改善其机械性能,如烧结、热压、退火等。
稀土永磁材料的结构也是影响其性能的关键因素之一、稀土永磁材料一般由纳米晶颗粒组成,这些纳米晶颗粒通过有序排列形成磁畴。
磁畴内的磁矩方向几乎完全一致,而磁畴之间的相互作用则是相反的。
这种特殊的结构使得稀土永磁材料具有较高的磁性能。
另外,稀土永磁材料还可以采用交换耦合磁性结构来提高其磁性能。
交换耦合是指通过控制晶格中的相互作用,使得磁畴之间的磁耦合增强,从而提高材料的磁性能。
利用交换耦合,可以显著增加稀土永磁材料的矫顽力和剩磁,提高其磁能积。
综上所述,稀土永磁材料具有较高的磁性能、热稳定性、抗腐蚀性和机械性能等优势。
其性能与结构密切相关,通过改变材料的结构和添加适量的过渡金属元素等方法,可以进一步提高稀土永磁材料的性能,拓展其应用领域。
稀土永磁简介演示contents •稀土永磁概述•稀土永磁材料特性•稀土永磁材料制备工艺•稀土永磁材料的应用案例•稀土永磁材料市场现状与前景•总结与展望目录稀土永磁定义•稀土永磁:指利用稀土元素(如钕、钐、铈等)及其化合物制成的永磁材料,具有高矫顽力、高剩磁感应强度等特性。
以钕、铁、硼为主要成分,是目前磁性能最高、应用最广的稀土永磁材料。
钕铁硼永磁材料钐钴永磁材料其他稀土永磁材料以钐、钴为主要成分,具有高温稳定性好、耐腐蚀性强的特点,适用于高温、高湿等恶劣环境。
如铝镍钴、铁铬钴等,具有特殊磁性能和物理性能,满足不同应用场景的需求。
030201稀土永磁材料分类电机领域:稀土永磁材料在电机领域应用广泛,如直流电机、交流电机、步进电机等,提高电机的功率密度和效率。
电子领域:手机、电脑、音响等电子产品中大量使用稀土永磁材料,如扬声器、磁头、磁盘驱动器等。
医疗器械:稀土永磁材料在医疗器械中也有应用,如核磁共振成像仪(MRI)中的超导磁体。
新能源领域:风力发电、电动汽车等领域也广泛应用稀土永磁材料,如风力发电机中的永磁同步发电机、电动汽车中的驱动电机。
综上所述,稀土永磁材料在多个领域具有广泛应用,随着科技的进步和产业的发展,其应用领域还将不断扩大。
稀土永磁材料应用领域高矫顽力稀土永磁材料具有高矫顽力,意味着它们能够在强磁场环境中保持磁稳定性,不易被外部磁场干扰或磁化。
持久性磁化高矫顽力还意味着这些材料一旦磁化,就能持久保持磁化状态,不易退磁,从而确保长期稳定的磁性能。
磁存储能力稀土永磁材料具有高磁能积,代表它们能够在单位体积内存储更多的磁能量,提高磁器件的储能密度。
高磁导率这些材料的高磁能积还与其高磁导率有关,使得磁场能够在材料中迅速传播,降低磁滞损耗,提高磁效率。
高磁能积稀土永磁材料在高温或低温环境下均能保持良好的磁性能稳定,不易出现热退磁或温度漂移现象。
温度稳定性这些材料的磁性能随时间变化较小,能够长期保持稳定的磁性能,满足长期使用要求。
稀土永磁电动机稀土永磁电动机是一种新颖的电动机技术,通过使用稀土永磁材料来产生强大的磁场,从而实现高效能转换和节能减排的目标。
本文将从稀土永磁材料的特点、稀土永磁电动机的工作原理、应用领域和发展前景等方面进行阐述。
稀土永磁材料是一类具有稀土元素的永磁材料,由于其具有高磁导率、高剩磁、高矫顽力和抗腐蚀性能好等特点,被广泛应用于电动机领域。
相比于传统的铁氧体和钕铁硼永磁材料,稀土永磁材料能够在更高的温度下工作,且具有更高的矫顽力和更低的磁化失真,因此在高性能电动机中具有更大的应用潜力。
稀土永磁电动机的工作原理基于磁场的相互作用。
当电流通过电动机的线圈时,产生的磁场与稀土永磁材料相互作用,使得电动机转子受到力矩的作用而转动。
与传统的感应电动机相比,稀土永磁电动机不仅具有更高的转矩密度和更高的功率密度,还具有更高的效率和更宽的工作范围。
稀土永磁电动机的应用领域十分广泛。
在工业领域,稀土永磁电动机被广泛应用于空调压缩机、机床、风力发电以及轨道交通等方面,其高效能转换和节能减排的特点能够有效降低能源消耗和环境污染。
在民用领域,稀土永磁电动机可以应用于家电、电动汽车以及电动自行车等领域,提供更高的性能和更长的续航里程。
稀土永磁电动机在中国的发展前景非常广阔。
随着国家对环境保护和绿色发展的重视,稀土永磁电动机作为一种高效节能的新技术,具有巨大的市场潜力。
中国是全球最大的稀土生产和消费国家,拥有丰富的稀土资源,因此具备开发和应用稀土永磁电动机的优势。
随着技术的不断进步和需求的增加,稀土永磁电动机产业将迎来更加广阔的发展空间。
然而,稀土永磁电动机也面临一些挑战和问题。
首先,稀土永磁材料的价格较高,稀土的供应受到地理和政治因素的影响,存在一定的不稳定性。
其次,稀土永磁材料的生产过程对环境造成一定的压力,需要通过环保的技术手段进行控制和处理。
此外,稀土永磁电动机的磁化和退磁过程对设备和工艺要求较高,需要精确的设计和制造。
详解稀土永磁电机以及稀土永磁电机应用详解稀土永磁电机以及稀土永磁电机应用稀土永磁电机是70年代初期出现的一种新型永磁电机,由于稀土永磁体的高磁能积和高矫顽力(特别是高内禀矫顽力),使得稀土永磁电机具有体积小、重量轻、效率高、特性好等一系列优点,广泛应用在航空、航天、航海及工业与民用方向。
稀土永磁电机的发展历史电机是一种机械能、电能相互转换的机械。
这个转换过程离不开电机的励磁结构。
电机的励磁结构有两种:一种是电流励磁,即依靠铜线圈绕组通过电流来励磁,类似电磁铁产生磁场,磁场的大小取决于绕组的匝数和励磁电流的大小。
再一种就是永磁励磁,即通过永磁体提供磁场,磁场的大小取决于永磁体本身磁性能的高低和所用磁体的体积。
采用永磁励磁的电机就是永磁电机。
电流励磁的很大局限性就是线圈发热量大,电机温升高,需要较大的绕组空间,同时还存在较大的铜损等,使得电机的效率和比功率低。
而永磁励磁,只要永磁体的磁性能高就不存在以上局限,而且结构简单、维护方便,特别对一些有特殊要求(超高转速、超高灵敏度)和特殊环境(防爆等)使用的电机,永磁励磁比电流励磁有突出的优点f2 。
因此,在励磁结构方面,随着永磁材料性能的不断提高,新型永磁材料的不断出现,永磁励磁结构将逐步取代传统的电流线圈励磁结构。
永磁电机的发展和永磁材料的发展息息相关,新型永磁材料的出现必将大力促进永磁电机的快速发展。
世界上第一台电机就是永磁电机,所以利用永磁体来制造电机已有很悠久的历史。
由于当时永磁材料的磁性能低,制成的电机非常笨重,即被电励磁电机所取代。
1940年代以后,具有较高剩磁的铝镍钴和具有较高矫顽力的铁氧体永磁材料相继出现,永磁电机又获得生机,在微特电机领城里占有重要位置。
但铝镍钴永磁矫顽力较低、易退磁,铁氧体永磁的剩磁较低,使用范围受到一定限制。
至六十年代后期第一代稀土永磁合金(SmCo5)和七十年代第二代稀土永磁合金(Sm2Co17) 的出现,虽然原料钐与钴价格昂贵,但磁体磁性能好,使永磁电机有了较大的发展。
稀土钴永磁体稀土钴永磁体是一种高性能磁性材料,由于其具有高磁能积、高矫顽力、高热稳定性等优异性能,因此被广泛应用于电机、发电机、计算机硬盘、汽车、航空航天等领域。
稀土钴永磁体的磁性能主要取决于其晶体结构和化学成分,其中钴是其主要成分之一。
稀土钴永磁体的制备方法主要有粉末冶金法、溶液法、气相沉积法等。
其中,粉末冶金法是最常用的制备方法之一。
该方法的主要步骤包括原料混合、球磨、压制、烧结等。
通过这些步骤,可以制备出具有高磁能积、高矫顽力、高热稳定性等优异性能的稀土钴永磁体。
稀土钴永磁体的应用领域非常广泛。
在电机和发电机领域,稀土钴永磁体可以用于制造高效率、高功率密度的电机和发电机。
在计算机硬盘领域,稀土钴永磁体可以用于制造高密度、高速度的硬盘。
在汽车领域,稀土钴永磁体可以用于制造高效率、高功率密度的电动汽车驱动电机。
在航空航天领域,稀土钴永磁体可以用于制造高性能的航空发动机。
尽管稀土钴永磁体具有优异的性能,但其制备过程中存在一些问题。
首先,稀土钴永磁体的制备需要大量的稀土元素,这些元素的采集和加工会对环境造成一定的影响。
其次,稀土钴永磁体的制备需要高温高压条件,这会导致能源的浪费和环境的污染。
因此,研究如何降低稀土钴永磁体制备过程中的环境影响,提高其制备效率和性能,是当前稀土钴永磁体研究的热点之一。
总之,稀土钴永磁体是一种具有广泛应用前景的高性能磁性材料。
随着科技的不断发展,稀土钴永磁体的制备技术和应用领域将不断拓展和完善。
同时,我们也需要关注其制备过程中的环境影响,积极探索绿色制备技术,为可持续发展做出贡献。