金属永磁材料的研究和发展
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2024年稀土磁钢市场前景分析引言稀土磁钢是一种重要的功能材料,广泛应用于电子、通信、汽车、航空航天和军事等领域。
本文旨在分析稀土磁钢市场的前景,并探讨相关因素对市场的影响。
稀土磁钢的定义和应用稀土磁钢是一类由稀土金属和铁等元素组成的永磁材料。
由于具有较高的磁导率、磁饱和度和剩磁等特性,稀土磁钢广泛应用于电机、发电机、传感器和磁盘驱动器等领域。
稀土磁钢市场的发展现状稀土磁钢市场在过去几年里呈现出快速增长的趋势。
随着新技术的不断涌现以及对可再生能源需求的增加,对高效能源转换和储存系统的需求也在不断增加,进一步推动了稀土磁钢市场的发展。
此外,汽车工业和电子设备产业的快速发展也为稀土磁钢市场提供了巨大的需求。
稀土磁钢市场的前景分析市场规模和增长潜力稀土磁钢市场目前已经成为全球材料市场的重要组成部分之一,其规模不断扩大。
根据市场研究机构的报告,稀土磁钢市场的年复合增长率预计将保持在可观的水平,未来几年内有望继续增长。
驱动因素稀土磁钢市场的增长主要受以下几个因素的驱动:1.新能源行业的兴起:随着全球对可再生能源的需求不断增加,对高效能源转换和储存系统的需求也在快速增长。
稀土磁钢作为能源转换和储存系统中的重要材料之一,将受益于新能源行业的发展。
2.汽车工业的发展:电动汽车市场的快速增长将推动对稀土磁钢的需求增加。
稀土磁钢在电动汽车中的应用包括电机和发电机等关键组件。
3.电子设备产业的增长:随着消费电子设备的普及和技术的不断升级,对稀土磁钢的需求也在不断增加。
稀土磁钢在电子设备中的应用涵盖了手机、电脑、平板电脑等多个领域。
市场竞争和机遇稀土磁钢市场存在一定的竞争压力,主要来自于中国等国家的生产商。
中国是全球最大的稀土矿资源国家,具有显著的优势。
然而,稀土磁钢市场依然存在机遇,主要体现在以下几个方面:1.技术创新:稀土磁钢市场的发展需要不断的技术创新,包括材料组成、生产工艺以及产品性能的提升等方面。
通过技术创新,企业可以在市场上获得竞争优势。
2024年金属软磁(粉芯)市场分析现状引言金属软磁(粉芯)是一种重要的电磁材料,广泛应用于电力电子、通信、汽车、家电和新能源等领域。
本文将对金属软磁(粉芯)市场的现状进行分析,包括市场规模、竞争格局、行业发展趋势等方面。
1. 市场规模金属软磁(粉芯)市场近年来保持稳定增长。
面对电子市场的快速发展和高效能要求,金属软磁(粉芯)作为一种理想的材料得到了广泛的应用。
根据市场研究数据显示,金属软磁(粉芯)市场在过去五年中年均复合增长率达到了10%。
预计未来几年内,金属软磁(粉芯)市场将保持持续增长。
2. 竞争格局目前,金属软磁(粉芯)市场竞争激烈,主要的竞争企业包括日本的TDK、TDG、九州磁石,韩国的三星、LG和中国的罗姆、NGC等。
这些公司通过技术创新、产品升级和合作伙伴关系来提升其在市场中的竞争力。
此外,国内一些新兴企业也进入了金属软磁(粉芯)市场,进一步加剧了竞争。
3. 行业发展趋势(1)高性能需求:随着电子设备的不断升级和智能化的发展,对金属软磁(粉芯)的性能要求越来越高。
未来,市场需求将趋向于更高的饱和磁通密度、更低的磁滞损耗和更宽的工作频率范围。
(2)新能源市场需求:新能源发展势头迅猛,作为新能源汽车和可再生能源的重要组成部分,金属软磁(粉芯)市场前景广阔。
特别是永磁同步电机的快速发展,加速了金属软磁(粉芯)市场的扩张。
(3)材料技术创新:新材料技术的不断进步为金属软磁(粉芯)市场提供了新的发展机遇。
高性能合金材料、纳米材料和多层堆叠技术等的应用,使得金属软磁(粉芯)的性能得到进一步提升。
(4)全球市场多样化:金属软磁(粉芯)市场的发展呈现出多样化的趋势。
亚洲地区是金属软磁(粉芯)市场的主要消费地区,尤其是中国和韩国等国家。
然而,由于技术和市场环境的变化,欧美地区也正逐渐崭露头角,成为新的市场增长点。
结论金属软磁(粉芯)市场在技术创新、市场需求和竞争格局的推动下呈现出良好的发展势头。
随着电子设备的快速发展和新能源市场的崛起,金属软磁(粉芯)市场将迎来更大的发展机遇。
2023年全球及中国钕铁硼永磁材料行业产量、销售情况、市场规模增长率、市场发展机遇研究及下游应用市场需求前景评估预测(1)稀土永磁材料分类:稀土永磁材料是磁性材料的重要种类之一,是将钐、钕等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。
相较于传统永磁材料,稀土永磁材料是当前矫顽力最高、磁能积最大的一类永磁材料,已经成为现代工业不可或缺的关键基础材料。
中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年全球及中国钕铁硼永磁材料市场全景调研及投资战略评估预测报告》稀土永磁材料是20世纪60年代逐渐发展起来的,按开发应用时间可分为第一代钐钴永磁材料(SmCo5)、第二代钐钴永磁材料(Sm2Co17)和第三代钕铁硼永磁材料(Nd2Fe14B)。
与钐钴永磁材料相比,第三代钕铁硼永磁材料在磁性能和生产成本方面具备较大优势,基本替代了一、二代钐钴永磁材料,目前已成为产量最高、应用最广泛的稀土永磁材料。
钕铁硼永磁材料按照制造工艺不同可分为烧结、粘结和热压三类,具体对比情况如下表所示:根据国家标准,内禀矫顽力和最大磁能积数值之和大于等于65的钕铁硼永磁材料,属于高性能钕铁硼永磁材料。
(2)供应现状:①钕铁硼永磁原料供应情况:钕铁硼永磁材料主要原料是镨钕、镝、铽等稀土金属。
我国是稀土资源大国,拥有全球最大的稀土储量和产量,据美国地质调查局数据,2021年我国稀土矿资源储备量4,400万吨,占全球资源比重的36.67%,位居全球第一;2021年,全球稀土总产量28万吨,我国产量16.80万吨,占比60%,位列第一。
丰富的稀土资源和产量为我国钕铁硼永磁行业提供了充足的原料供应。
②钕铁硼永磁材料产量:目前我国已经成为全球最大的钕铁硼永磁材料生产国,产量一直保持着较快增长。
根据工信部统计数据,2017年-2021年五年间,中国钕铁硼永磁材料产量增长了39.94%。
根据中国稀土行业协会和上海有色网统计数据,2021年我国钕铁硼磁材产量21.94万吨,2021年我国出口钕铁硼磁材 4.88万吨,2021年全球钕铁硼磁材需求约6.1万吨,我国钕铁硼磁材供应占国外钕铁硼磁材需求的80%。
永磁铁的微观原理及应用1. 永磁铁的微观结构永磁铁是一种具有持久磁性的材料,它能够长时间地保持自身的磁性。
其微观结构主要由以下两种成分组成:•磁性粒子:永磁铁的磁性来自于其内部的磁性粒子,通常是由铁、镍、钴等磁性金属组成。
这些磁性粒子会形成微观磁畴,并在外加磁场的作用下,排列成宏观上可见的磁性体。
磁性粒子的排列方式和结构密度会决定永磁铁的磁性强度和稳定性。
•非磁性基体:在磁性粒子之间存在非磁性基体,通常是由氧化物等非磁性物质组成。
非磁性基体的存在可以增强永磁铁的稳定性,减少磁性粒子的磁畴边界相互干涉,从而提高磁性体的磁化强度和耐用性。
2. 永磁铁的磁化过程永磁铁的磁化过程是将其内部的磁性粒子重新排列,以获取更强的磁性。
一般情况下,永磁铁的磁化过程包括如下几个步骤:•预处理:永磁铁在制造之前,通常需要进行磁场预处理。
这个步骤可以使永磁铁的磁畴排列更加有序,提高其磁性强度和稳定性。
•外加磁场:永磁铁在预处理之后,需要经过外加磁场的作用。
通过将永磁铁置于一个足够强的磁场中,可以使磁性粒子重新排列,增强磁性体的磁化强度。
•固化:外加磁场处理后的永磁铁需要进行固化,以确保其在外加磁场消失后仍然保持其磁性。
固化过程通常是将永磁铁加热至一定温度,并在这个温度下保持一段时间,使磁性粒子之间的结合更加牢固。
3. 永磁铁的应用领域由于其稳定的磁性和较高的磁化强度,永磁铁在多个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:•电机与发电机:永磁铁广泛应用于电机和发电机中,用于产生磁场或转换电能与机械能之间的相互转换。
永磁电机和发电机具有高效率、小体积和长寿命等优点,被广泛应用于汽车、风力发电、电力工具等领域。
•磁存储器:永磁铁被用于制造磁存储器,如硬盘驱动器和磁带录音机等。
永磁铁的磁化强度和稳定性使其能够长时间地保持存储的信息。
•传感器:永磁铁被用于制造各种类型的传感器,如磁场传感器、速度传感器等。
永磁铁的磁性能够对外部待测物体的磁场或运动信息产生响应,从而实现传感器的功能。
钐钴的材质报告引言钐钴是一种重要的金属合金材料,广泛应用于电子、医疗和航空航天等领域。
本文将介绍钐钴的化学成分、物理性质、制备方法以及应用领域,并对其特点和未来发展进行讨论。
一、钐钴的化学成分钐钴合金主要由钐和钴两种金属元素组成,其化学成分通常以原子百分比表示。
常见的钐钴合金成分为SmCo5和Sm2Co17。
其中,SmCo5的化学成分为Sm51Co49,而Sm2Co17的化学成分为Sm57Co43。
二、钐钴的物理性质钐钴合金具有许多独特的物理性质,使其成为许多应用领域的理想材料。
以下是钐钴合金的一些主要物理性质:1.磁性:钐钴合金具有较高的磁性,属于稀土磁体材料。
它表现出强磁性和良好的磁永久性能,可用于制造永磁体和磁耦合器件。
2.热稳定性:钐钴合金具有较高的热稳定性,能够在较高温度下保持其磁性能。
这使得它在高温环境下的应用成为可能,例如磁力计、磁传感器等。
3.抗腐蚀性:钐钴合金具有良好的抗腐蚀性能,可以在一些恶劣的环境中工作。
这使得它在航空航天和海洋工程等领域中得到广泛应用。
4.机械性能:钐钴合金具有较高的抗拉强度和硬度,同时具备良好的韧性。
这些优秀的机械性能使得它适用于制造复杂结构和高负载的零部件。
三、钐钴的制备方法钐钴合金的制备一般使用冶金方法,如熔炼、快速凝固和粉末冶金等。
以下是一些常见的制备方法:1.真空熔炼法:将钐和钴等元素按一定的化学配比放入真空熔炼炉中进行加热熔炼,然后快速冷却成型。
这种方法适用于生产块状或带状的钐钴合金。
2.快速凝固法:通过将熔融的钐钴合金迅速冷却,可以获得细晶态的合金材料。
这种方法可以制备具有良好磁性能的钐钴磁体材料。
3.粉末冶金法:将钐和钴等金属粉末按一定的化学配比进行混合,并在高温下压制成型,然后进行热处理。
这种方法适用于制备各种形状的钐钴合金制品。
四、钐钴的应用领域钐钴合金由于其独特的物理性质,在多个领域中得到广泛应用。
以下是一些常见的应用领域:1.电子领域:钐钴合金作为永磁体材料广泛用于电子设备中,如硬盘驱动器、音响设备和电动工具等。
中国稀土永磁材料产业现状及趋势分析稀土永磁材料是指稀土元素RE(铈Sm、钕Nd、钐Sm)和过度族金属元素TM (铁Fe,钴Co)形成的合金经一定的工艺制成的永磁材料,是对相关产品性能、效率提升较为明显的重要基础材料,在战略性新兴产业中应用量较大,目前也已成为稀土新材料中最大的消费领域。
现在所应用的永磁材料主要经历了金属永磁、铁氧体和稀土永磁三个阶段,其中稀土永磁材料是目前磁性最好、发展最快的永磁材料。
钕铁硼合金是目前性能最好的稀土永磁材料。
稀土永磁材料至今已有两大类、三代产品。
第一大类是稀土-钴合金系,包括第一代SmCo5和第二代Sm2Co17合金,均是以金属钴为基的永磁材料合金,但由于原材料昂贵,受到资源和价格的限制,主要应用与高端领域。
第二大类是钕铁硼合金,1983年由日本和美国同时发现,称为第三代永磁材料,由大量的钕、铁、硼三种元素构成,其中钕元素的占比在25%-35%。
目前第四代铁氮(碳)永磁体,尚处于研发阶段。
在已有的三代稀土永磁材料中,钕铁硼具有体积小、重量轻、磁性强等特点,由于原料易得、价格便宜的优点,发展极为迅速。
按照制造工艺的不同,钕铁硼磁材可分为烧结、粘结和热压三类,其在性能和应用上各具特色,下游应用领域重叠范围比较少,相互之间起到功能互补而非替代或挤占的作用。
烧结钕铁硼是目前产量最高、应用最广泛的稀土永磁材料,占比约超过90%,大部分中国钕铁硼磁材制造商主要生产烧结钕铁硼磁材。
2019年,稀土磁性材料产量保持平稳增长。
其中,烧结钕铁硼毛坯产量17万吨,同比增长9.7%;粘结钕铁硼产量7900吨,同比增长5%;钐钴磁体产量2400吨,同比增长4%2019年烧结钕铁硼毛坯产量占比94.3%,粘结钕铁硼占比 4.4%,钐钴磁体产量占比仅1.3%。
国家近年出台行业发展规划以及多项政策文件鼓励高性能钕铁硼永磁产业发展。
钕铁硼磁材产业链上游主要是稀土矿开采、分离及冶炼,中游是钕铁硼的精深加工企业,下游是消费电子和基础工业等传统应用领域,以及新能源和节能环保等新兴应用领域。
铈金属永磁体铈金属永磁体是一种近年来发展起来的新型永磁材料,具有较高的磁性能和稳定性,被广泛应用于电机、传感器、磁记录等领域。
本文将从铈金属永磁体的特性、制备方法和应用领域等方面进行介绍。
铈金属永磁体具有较高的磁性能。
它的矫顽力和剩磁等磁性能指标远远高于传统永磁材料,如铁氧体和钕铁硼等。
这是因为铈金属永磁体中铈元素的4f电子能级分裂较小,使其具有良好的磁各向异性。
同时,铈金属永磁体的晶体结构和磁畴结构也对其磁性能起到了重要影响。
铈金属永磁体的制备方法多种多样。
常见的制备方法包括溶液法、气相沉积法、热处理法等。
其中,溶液法是一种比较简单易行的制备方法,可以通过控制溶液中铈离子的浓度和pH值等参数来实现铈金属永磁体的制备。
气相沉积法则是利用化学气相沉积技术,在高温高压的条件下将金属气体蒸发并沉积在基底上,形成铈金属永磁体薄膜。
而热处理法则是通过热处理原料粉末,在适当的温度下使其发生相变,形成铈金属永磁体。
铈金属永磁体在众多领域有着广泛的应用。
首先,在电机领域,铈金属永磁体可以用于制造高性能的马达和发电机。
相比传统的永磁材料,铈金属永磁体具有更高的矫顽力和剩磁,可以提高电机的转矩和效率。
其次,在传感器领域,铈金属永磁体可以用于制造高灵敏度的磁传感器。
由于其较高的磁性能,铈金属永磁体可以实现更高的灵敏度和稳定性。
此外,铈金属永磁体还可以应用于磁记录领域,用于制造高密度的磁盘和磁带等存储介质。
总结起来,铈金属永磁体是一种具有较高磁性能和稳定性的新型永磁材料。
它的制备方法多种多样,可以根据具体需求选择合适的制备方法。
铈金属永磁体在电机、传感器、磁记录等领域有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步,相信铈金属永磁体的应用将会越来越广泛,为各行各业带来更多的创新和发展机遇。
永磁合金的发展历程
永磁合金是一种金属材料,其具有良好的稳定性、较强的脆性和优异的磁性。
它是一种新型的磁性材料,最近几十年来的发展史令人惊叹,成为各个领域的最热门的材料之一。
永磁合金的历史可以追溯到20世纪30年代。
在当时,永磁合金被认为是一种用于制造磁铁和其它磁性物质的新材料,其中有许多合金由不锈钢、硅钢、淬火钢和钒钢等材料构成。
虽然这些合金已被广泛用于制造磁铁,但其磁性能力却不够强大,且稳定性也不够高。
20世纪50年代,研究人员开发出了一种新型的永磁合金,它由活性合金和覆盖物组成,这种新型的永磁合金具有更高的磁阻率、更强的磁性能力和更高的稳定性。
这种材料可以使磁铁的体积变小,功率更高,从而大大提高磁性材料的性能。
此外,由于永磁合金的磁阻率比其他金属合金要高,它也能显著降低磁铁的热损失。
随着20世纪90年代以来研究人员对永磁合金材料的不断改进和改善,永磁合金在各行各业中的应用也越来越多。
例如,由于它具有良好的磁阻率和稳定性,永磁合金现在可以用于制造电动机、发电机、变压器和其它电子设备。
此外,永磁合金也广泛用于制造发光二极管(LED),因其低色温和高可靠性而受到消费者的青睐。
永磁合金在过去几十年中取得了巨大的发展,它的出现改变了工业界对磁性材料的认识。
它已经成为各行各业非常重要的材料之一,为发电、电脑、航空航天等行业中的技术和科学进步做出了重要贡献。
未来,随着永磁合金在各个领域的广泛应用,它将继续发挥重要作用,
为人类的发展提供更多的便利。
中国稀土永磁材料产量、需求量及发展趋势分析一、分类稀土永磁材料,即永磁材料中含有作为合金元素的稀土金属。
永磁材料是指把磁化后撤去外磁场而能长期保持较强磁性。
稀土永磁分为钐钴永磁体和钕铁硼永磁体二、稀土永磁材料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,它比九十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。
2021年中国稀土永磁材料产量约为21.33万吨,同比增长8.7%;稀土永磁材料消耗量约为16.07万吨,同比增长8.1%。
稀土永磁材料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。
其中2020年中国烧结汝铁硼永磁材料产量占比95%;粘结汝铁硼永磁材料产量为4%。
三、稀土永磁铁及稀土永磁体进出口稀土永磁材料不仅应用计算机、汽车、仪器、仪表、家用电器、石油化工、医疗保健、航空航天等行业中的各种微特电机,以及核磁共振设备、电器件、磁分离设备、磁力机械、磁疗器械等需产生强间隙磁场的元器件中,而且风力发电、新能源汽车、变频家电、节能电梯、节能石油抽油机等新兴领域对高端稀土永磁材料的需求日益增长,应用市场广泛。
我国进口数量整体较多,其中2020年中国稀土永磁铁及稀土永磁体进口数量为35955.3万吨,同比增长1.9%;稀土永磁铁及稀土永磁体出口数量为2012.3万吨,同比增长4.8%。
据中国海关数据,2020年中国稀土永磁铁及稀土永磁体进口金额为166817.9万美元,同比增长1.5%;稀土永磁铁及稀土永磁体出口金为14146.2万美元,同比下降12.8%。
2020年中国稀土永磁铁及稀土永磁体主要进口地区有日本、菲律宾及马来西亚等,其中从日本进口稀土永磁铁及稀土永磁体705488千克;稀土永磁铁及稀土永磁体主要出口地区有德国、美国及韩国等,其中出口至德国稀土永磁铁及稀土永磁体5484662千克。
据中国海关数据,2020年中国稀土永磁铁及稀土永磁体进口金额最多地区为菲律宾40492658美元,占总进口金额的28.6%;中国稀土永磁铁及稀土永磁体出口金额最多地区为德国250340356美元,占总进口金额的15%。
金属永磁材料的研究和发展【摘要】从首先回顾了金属永磁材料的近代发展历史,然后从磁学及固体理论的角度,根据晶体结构和优异磁性产生机制的不同,简要综述了AlNiCo系列永磁、Fe-Cr-Co系永磁、PtCo系和新型R-T-M金属间化合物等方面的研究现状。
最后展望了新型高性能金属永磁材料的研究和应用前景。
【关键词】金属永磁材料;稀土永磁材料;新型R-T-M金属间化合物;纳米永磁材料Research and Development of MetallicPermanent Magnetic Materials[Abstract]:The history of the development of metalic system permanent magnetic materials is reviewed.From the directions of magnetism and solid state theory,and based on the diferences of crystal structure and the generant mechanism of excellent magnetic properties,the research status of AlNiCo,Fe-Cr-Co,PtCo system and novel R-T-M intermetallies is reviewed.At last,the research and application prospects of new high performance metallic permanent magnetic materials are given.[Key words]:metallic permanent magnetic materials;rare earth permanent magnetic materials;novel R-T-M intermetallies;nano-composite permanent magnetic materials引言金属永磁材料的发展始于20世纪初,之后得到了广泛的研究和应用,主要有Al-Ni-Co系铸造磁体、Fe-Cr-Co,PtCo以及发展最为迅速的稀土永磁材料等。
高性能金属永磁体作为实现节能、环保这一重要时代主题的关键功能材料,具有使机械能与电磁能相互转换的功能。
利用其能量转换功能和磁的各种物理效应(如磁共振效应、磁力学效应、磁化学效应、磁生物效应、磁阻效应和霍尔效应等)可将金属永磁材料做成各种形式的永磁功能器件。
人们通常根据应用领域中的实际需求(如耐氢、可加工、力学特性和高性能等)来选择不同特性的金属永磁材料作为应用和研究对象。
随着金属永磁材料在空天飞行、计算机、石油开采、电动汽车、新能源和通讯等高科技领域的广泛应用,对高性能金属永磁材料探索和开发成为各国磁性材料工作者的长期研究热点[1]。
最近,世界主要科技强国(如日本、美国等)都调整并加快了高性能或新型稀土永磁材料的研究进度。
尤其是美国,2008年启动了500万美元的磁能积大于或等于717 kJ/m3的新型永磁材料研究项目,从而推动并掀起了新一轮研究热潮。
1 永磁材料具有宽磁滞回线、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。
1.1 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。
1.2 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。
1.3 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。
1.4 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。
1.5 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。
2 AlNiCo系列永磁合金上世纪30年代,AlNiCo永磁合金的发现是永磁材料发展史上的一个重要里程碑,70年代以前一直处于永磁材料的领先地位。
但由于该合金含有昂贵的战略物资Ni和Co,特别是70年代发生的Co危机及60年代末和70年代初高性能稀土永磁材料的发现,使其应用受到很大冲击。
如1972年.AlNiCo永磁体占磁体工业的40%,而1982年则降至7%。
根据磁性能使用要求的不同,相继开发了AlNiCo2、AlNiCo5和AlNiCo8等合金系。
这些合金中。
Al含量和Ni含量基本保持不变,而Co含量逐渐增加,分别为l3%、24%和34%左右。
其中AlNiCo5具有较高的Br值,该值可达1.3-1.45T,应用最为广泛,其次为具有高磁能积的AlNiCo8合金。
提高Co含量及添加5%-9%左右的Ti可以增加合金的各向异性,提高矫顽力。
柱状晶AlNiCo8合金经磁场热处理后,磁性能目前是AlNiCo系合金中最高的,其Br达到1.17 T,Hc为125 kA/m,(BH)max达107.5kJ/m3。
尽管AlNiCo合金含有战略物资元素、价格较昂贵、脆性大、不易变形和难加工,但因具有其它永磁合金难以比拟的磁稳定性和很小的可逆剩磁温度系数及优异的综合性能,应用仍相当广泛。
1985年,全世AlNiCo的产值为15亿美元,占整个永磁体工业15%左右。
1992年,AlNiCo系合金产量占整个永磁体产量的比率略有降低,约为14.5%。
而我国AlNiCo合金产量约占世界总产量的50%。
AlNiCo系列永磁合金的磁性能很大程度上取决于调幅分解所形成的微观组织结构,即弱磁相和强磁相的相互搭配。
研究表明[2],经两级回火处理后的AlNiCo合金具有最佳磁性能,由于合金化学成分不同,具体的回火温度及保温时间可能有所差异,但相应的终态组织都是由具有四方结构的两相构成。
文献[2]指出,第一阶段回火引起相成分重新分配,表现为两相正方度的变化及穆斯堡尔谱顺磁峰的出现;而经第二阶段回火其单胞尺寸不发生任何变化,基体相有序度增加,后者有效地提高合金矫顽力。
AlNiCo系永磁合金矫顽力机制可由单畴理论而得到很好的解释。
AlNiCo系永磁合金的制备方法有多种,主要包括铸造法和烧结法。
其中烧结AlNiCo材料矫顽力与铸造法生产的相差不多,而Br低5%左右,但前者易于加工和成型。
铸造法制备时往往将定向凝固和磁场热处理相结合.确保获得结晶织构和磁织构,即双重织构。
A1NiCo永磁合金的易磁化方向为<100>。
调整和控制定向凝固工艺参数(如冷却速率等[3]),可以保证所形成的柱状枝晶轴方向与<100>平行,从而获得具有一定取向的柱状晶组织,经热处理后保证获得结晶织构,增加合金的各向异性,提高磁性能。
如在液态AlNiCo合金中预置种晶,采用定向凝固技术制备<100>单晶体,最大磁能积可以达副1066.64 kJ/m3。
若随后进行磁场热处理,即在稍低于居里温度以下保温,同时沿<100>方向施加外磁场,使得铁磁颗粒沿基体<100>拉长生长,形成磁织构,则能够进一步提高合金的各向异性及矫顽力,也可以通过变形的办法来获取取向有利的变形织构。
关于AlNiCo合金结晶织构的获取技术,早期已有报道[4]。
文献[5]还研究了AlNiCo8合金织构与磁性能之间的关系,认为晶体轴与易磁化方向的夹角小于18o,利于获得最佳磁性能。
尽管AlNiCo系合金迄今为止研究较为成熟,但仍存在一些理论问题悬而未决。
比如沉淀相尺寸过于细小,其化学成分难以精确测定,对构成合金的强磁相和弱磁相的各自特性了解甚少,对调幅分解动力学过程研究不够清楚以及不能清楚说明有序度对矫顽力的影响机制。
鉴于其它永磁合金难以替代AlNiCo系合金在一些重要领域(如航空、航天及军事领域等)的应用,有必要对这些同题进行更深入的研究。
3 高矫顽力FeCrCo永磁合金FeCrCo永磁合金也是目前被广泛使用的一种可加工永磁合金。
1971年,日本东北大学教授金子秀夫和本间基文等人着眼于永磁合金中调幅分解的作用,通过添加Co和Mo来促进FeCr 系α相的两相分离反应。
他们将合金熔炼后于1300℃保温30 min并淬火,接着进行磁场热处理,最后分级回火,发现磁体的磁能积(BH)max超过24 kJ/ m3,从而成功地研制出了含Co 23%(质量分数)的具有永磁性能的FeCrCo合金。
FeCrCo合金的研究高潮主要出现在合金发明的1970年代初到1980年代末。
在1990年后,合金的研究逐渐迟缓了下来。
这一方面是因为合金研究已经达到了一个相对稳定的高度,其后没有取得重大的技术突破;另一方面是因为FeCrCo合金本身磁性能的局限性使其一直没有成为主流磁体,而主要应用在特殊场合。
虽然从发表论文数量来看,已经低于往年,但日本、美国、俄罗斯等国仍在继续研究,而其它一些国家比如欧洲和中国,主要针对合金磁性机理开展研究,探索和开发一些新的物理现象和特性[6]。