纳米晶稀土永磁材料的研究
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稀土永磁材料的研究进展稀土永磁材料(Rare Earth Permanent Magnet Material)是一种应用十分广泛的功能性材料,它们在储能、转动和感应等方面都有着重要的作用。
稀土永磁材料的发现和应用始于上个世纪70年代,它是通过稀土金属元素和铁、硼等磁性材料的化学反应制得。
目前,稀土永磁材料被广泛应用于家电、汽车、电子、机械等领域,是一个十分重要的战略性材料。
稀土永磁材料的研究已有近50年的历史,随着人们对它们应用的不断深入,对它们的研究也在不断深化。
下面将从材料的组成、性能、制备等方面探讨稀土永磁材料的研究进展。
一、稀土永磁材料的组成稀土永磁材料通常是由稀土金属、铁和硼等几种材料组成,其中稀土金属起到高磁性和高温稳定性的作用,而铁和硼则是提供核心的磁性。
二、稀土永磁材料的性能稀土永磁材料具有许多优异的性能,例如:高磁力建,磁能积大,温度稳定性高,抗腐蚀等。
其中的高磁力建使得它们可以用来制造小型、轻量化和高效的电机;高磁能积意味着它们可以在小空间内产生大的力量,因此使用率高;高温稳定性意味着即使在高温环境下,稀土永磁材料的性能表现也依然出色;抗腐蚀性好则意味着它们的使用寿命长。
三、稀土永磁材料的制备稀土永磁材料的制备包括典型的的粉末冶金、纳米晶制备和溶液法制备等几种方式。
其中,粉末冶金是一种最常见的方法,它通过粉末的混合、压制、烧结和后续的磁化处理来制备稀土永磁材料。
纳米晶制备则是通过控制晶体尺寸的大小来提高稀土永磁材料的磁性能,其制备过程通常包括溶胶-凝胶、物理气相沉积、化学气相沉积等多种方法。
四、稀土永磁材料的应用稀土永磁材料的应用包括汽车、家电、电子产品、医疗设备、磁力吸附等方面,其中最常见的应用是在汽车和电子产品中,举例来说,在汽车中,稀土永磁材料可以用于马达制造,使得车辆转弯半径比较小,可以提高车辆的稳定性;在电子产品中,稀土永磁材料可以用于制造硬盘驱动器、扬声器、麦克风等部件。
稀土永磁材料的研究与应用首先,我们来了解一下稀土永磁材料的基本概念和特性。
稀土永磁材料是由稀土元素和过渡金属元素组成的复合材料,它具有较高的剩磁和矫顽力,能够在数十摄氏度以下保持磁性,是目前制造高性能永磁体的主要材料之一、稀土永磁材料可以分为常规永磁材料和高温永磁材料两大类,常规永磁材料以NdFeB为代表,而高温永磁材料以SmCo为代表。
稀土永磁材料的研究主要包括材料制备、磁性能和微结构等方面。
稀土永磁材料的制备通常采用熔铸法、粉末冶金法和快凝固等方法。
磁性能的研究主要包括剩磁、矫顽力、矫顽力系数和温度系数等方面。
微结构的研究主要包括晶体结构、晶界和晶粒大小等方面。
稀土永磁材料具有广泛的应用领域。
首先,稀土永磁材料在电机领域应用广泛,特别是在汽车、电子设备和家电等领域。
稀土永磁材料具有高能量密度、高功率密度和高效率等优点,能够大大提高电机性能。
其次,稀土永磁材料在能源领域也有重要应用,如风力发电、电动汽车和磁性制冷等。
稀土永磁材料具有高温稳定性和高磁能积等特性,能够提高能源装置的效率和性能。
此外,稀土永磁材料还在信息存储、声学设备和磁性医疗等领域得到应用。
然而,稀土永磁材料也存在一些问题和挑战。
首先,稀土永磁材料的稀土元素资源有限,存在供需紧张的问题。
其次,稀土永磁材料的制备工艺相对复杂,成本较高。
另外,稀土永磁材料在高温、高湿等恶劣环境下容易失磁,限制了其应用范围。
为了解决这些问题,需要加强对稀土永磁材料的研究和开发。
首先,可以开展稀土永磁材料的替代研究,探索其他材料代替稀土元素,降低对稀土资源的依赖。
同时,需要改进稀土永磁材料的制备工艺,提高材料的性能和降低制造成本。
此外,还可以开展稀土永磁材料的应用研究,开拓新的应用领域,并进一步提高材料的性能和稳定性。
总结起来,稀土永磁材料是一类具有高磁性能和广泛应用前景的重要材料。
它在电机、能源、信息存储和医疗等领域都有重要应用,并且具有很大的发展潜力。
Nd-Fe-B/a-Fe双相纳米复合永磁材料的发展及研究进展摘要:简要分析稀土永磁材料的发展,及当前状况下nd-fe-b/a-fe双相纳米复合永磁材料的研究方向,对我国的稀土永磁材料展望。
关键词:稀土材料;永磁材料;nd-fe-b/a-fe;纳米复合永磁材料中图分类号tg1 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)53-0049-021稀土永磁材料的发展概况稀土永磁材料是以稀土金属元素r(sm.nd.pr等)与过渡族金属tm(co.fe等)所形成的一类高性能永磁材料,通常以技术参量:最大磁能积、剩磁、磁感矫顽力、内禀矫顽力等来衡量该类物质的性能。
这些值越大,材料的性能越好,质量越高,而使用这类材料的磁性器件便可小型化、轻量化、高性能化。
它是20世纪60年代出现的新型金属永磁材料,其发展至今已经历了第一代smco5系(1:5型),第二代sm2co17系(2:17型)以及第三代nd-fe-b系稀土永磁材料。
由于前两代稀土永磁材料都含有地壳中的微量元素sm和战略储备物资co,因而这两种永磁体成本太高,应用推广受到很大的局限。
为了摆脱sm、co的束缚,降低磁体的成本,人们将研究的焦点转向成本低廉的稀土一铁基磁体的上,至此迈向了开发稀土一铁基磁体的新时代。
2 nd-fe-b/a-fe双相纳米复合永磁材料的研究进展为充分发挥纳米晶复合永磁材料高磁能积、高剩磁的优点,克服内禀矫顽力低的缺点,人们对如何改善nd2fel4b/α-fe相的组成、分布状态和晶粒大小等关键因素进行了大量的实验研究。
目前,制备纳米晶复合稀土永磁材料方法很多,其中熔体快淬法(mq法)是制备r2fel4b/α-fe系列纳米晶双相复合永磁材料使用的比较多,也是研究比较深入的一种工艺方法。
该工艺利用单辊真空熔体快淬设备冶炼母合金,然后真空快淬得到鳞片状薄带,其晶粒大小一般在30nm左右,经粉碎和适当热处理得到细小的粉末。
但是采用熔体快淬法制备的纳米复合永磁材料,由于快淬薄带冷却速度不均导致材料晶粒大小差异较大,进而影响了晶粒间的耦合作用使磁性能仍不太理想。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!科技情报开发与经济SCI-TECHINFORMATIONDEVELOPMENT&ECONOMY2008年第18卷第12期TheSocialSecuritySystemandEconomicDevelopmentofChinaLIUXiu-chunABSTRACT:Thispaperexpoundstheconnotationsandmainfunctionsofsocialsecuritysystem,discussestherelationshipbetweensocialsecuritysystemandeconomicdevelopmentofChina,andpointsouttheimportantfunctionsofsocialsecuritysystemoneconomicdevelopment.KEYWORDS:socialsecuritysystem;marketeconomy;enterprisereform第一,健全的社会保障制度是扩大内需的重要手段。
希望通过短期内运用收入分配手段来实现降低过高收入和提高消费倾向的目标,这显然是不易实现的。
只有建立和完善社会保障制度,使储蓄居民的消费预期提前,才能就现有收入水平放心消费,从而达到促进消费、拉动经济增长的目的。
第二,健全的社会保障体系将会有力地促进企业改革。
作为我国市场经济主体的企业,其改革的成败决定着整个国民经济发展的进程。
我国传统的社会保障制度作为计划经济体制的产物,长期以来使企业集多种职能于一身,不仅承担生产经营职能,还担负着繁重的职工福利保障责任,承担着职工养老、医疗、待业的绝大多数费用。
而这些过重的保障职能对企业来说往往是内在不经济的,一方面加重了企业负担,削弱了企业在生产经营上应有的职能,使企业难以全身心地投入到利润最大化的活动中去,无法实现资本的保值增值;另一方面使那些建厂早、退休职工多的老企业背上了沉重的包袱,不能在公平基础上与别的企业竞争,压抑了企业的生产经营积极性。
《纳米晶钕铁硼磁体多晶模型中矫顽力与磁化反转的微磁学模拟》篇一一、引言随着科技的不断进步,纳米晶钕铁硼磁体因其优异的磁性能在众多领域得到了广泛应用。
为了更好地理解其磁化行为和性能特点,微磁学模拟成为了一种重要的研究手段。
本文将针对纳米晶钕铁硼磁体多晶模型中的矫顽力与磁化反转过程进行微磁学模拟,并探讨其背后的物理机制。
二、纳米晶钕铁硼磁体概述纳米晶钕铁硼磁体是一种典型的稀土永磁材料,具有高磁能积、高矫顽力等优点。
其多晶结构由大量纳米尺度的晶粒组成,这些晶粒的取向各异,对磁体的整体性能产生重要影响。
为了更好地理解其磁化行为,我们需要对多晶模型进行微磁学模拟。
三、微磁学模拟方法微磁学是一种研究磁性材料中磁化行为的方法,它基于磁矩守恒定律和能量最小原理,通过模拟每个晶粒的磁化状态来描述整个材料的磁化过程。
在模拟过程中,我们需要考虑以下几个方面:1. 建立多晶模型:根据纳米晶钕铁硼磁体的微观结构,建立合理的多晶模型。
2. 定义磁性参数:包括各向异性常数、交换耦合常数等。
3. 设定初始条件:根据实际情况设定初始磁场和温度等条件。
4. 计算与迭代:通过迭代计算,得到每个晶粒的磁化状态和整个材料的磁化过程。
四、矫顽力与磁化反转的微磁学模拟矫顽力是衡量磁体抵抗退磁能力的重要参数,它反映了磁体的稳定性。
在微磁学模拟中,我们可以通过计算不同条件下的矫顽力来分析其变化规律。
同时,我们还可以观察磁化反转过程,即在外加磁场的作用下,材料内部磁矩的重新排列过程。
在模拟过程中,我们发现矫顽力与材料的微观结构密切相关。
当材料中存在较多的纳米尺度的晶粒时,其矫顽力较高。
此外,各向异性和交换耦合作用也会对矫顽力产生影响。
在磁化反转过程中,不同取向的晶粒会逐渐调整其磁矩方向,以达到整体能量最低的状态。
这一过程受到外加磁场、温度和材料内部相互作用等多种因素的影响。
五、结论通过对纳米晶钕铁硼磁体多晶模型中矫顽力与磁化反转的微磁学模拟,我们更好地理解了其磁化行为和性能特点。
一、选题的必要性1、项目所处技术领域产业政策;当前,科技进步需要各种高性能的电子器件,由此对磁粉芯也提出了更高的要求。
为达到高的磁导率、低的损耗、良好的频率特性和温度稳定性,需要不断采用新的材料和新的工艺。
本项目是开发一种高性能Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶软磁粉芯,有望替代高端市场上价格昂贵的MPP粉芯的部分用途,而且可以得到综合性能较好、满足高频领域高性能要求的电子器件并节能、环保,也可代替需要有隙的铁氧体和硅钢叠片类的用途,且成本很低,使高新技术产业中的磁器件高效化、小型化和轻型化将成为可能。
同时,我国有许多发展磁性材料的有利条件,我们要充分利用这个机遇,大力加强铁基纳米晶软磁粉芯的研究与开发,缩短与外国先进技术差距,相信随着新型纳米微晶磁性材料的研究日益深入和广泛,定会迎来一个微晶磁性材料高新技术应用的新时代。
并对经济建设、国防实力、学科发展以及社会进步产生一定的影响。
为此,本项目所处技术领域产业是我国大力提倡发展的。
2、项目所处技术领域技术发展现状;目前,在高端市场上MPP粉芯占据了主要份额,但由于MPP粉芯的制造工艺复杂、原材料价格昂贵,导致粉芯价格居高不下,在应用范围上受到一定的制约。
1988年,Yoshizawa等人报导了著名的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金,它具有饱和磁感应强度高、磁导率高、稳定性好及热处理后带材变脆容易加工成合金粉等特点。
由于其性能优异,价格低廉,其粉末及粉末制品用作磁性器件的研究开发工作相当活跃,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶软磁粉芯有望替代MPP粉芯的部分用途[1], 而且可以得到综合性能较好、满足高频领域高性能并节能的电子器件,也可代替需要有隙的铁氧体和硅钢叠片类的用途,且成本很低,使高新技术产业中的磁器件高效化、小型化和轻型化将成为可能。
近年来人们对Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶软磁粉芯研究有过一些的报道,但国内外这方面也仅是研究报道,应用甚少,未见到上市产品。
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。
《纳米晶钕铁硼磁体多晶模型中矫顽力与磁化反转的微磁学模拟》篇一一、引言随着现代科技的不断发展,磁性材料的研究和应用领域越来越广泛。
其中,纳米晶钕铁硼磁体以其独特的磁性能引起了科研工作者的广泛关注。
本文旨在通过微磁学模拟的方法,研究纳米晶钕铁硼磁体多晶模型中的矫顽力与磁化反转过程。
二、纳米晶钕铁硼磁体概述纳米晶钕铁硼磁体是一种高性能稀土永磁材料,具有高磁能积、高矫顽力、高稳定性等优点。
其多晶结构由纳米级的晶粒组成,晶粒内部的磁畴结构对磁体的整体磁性能起着决定性作用。
三、微磁学模拟方法微磁学是一种研究磁性材料中磁畴结构及其动态演变的理论和方法。
在本文中,我们采用微磁学模拟的方法,通过建立纳米晶钕铁硼磁体多晶模型,模拟其在不同磁场下的磁化过程,研究矫顽力和磁化反转的机制。
四、模型建立与模拟过程1. 模型建立:根据纳米晶钕铁硼磁体的多晶结构特点,建立包含多个晶粒的模型。
每个晶粒内部划分为多个磁畴,并设定初始的磁畴结构。
2. 模拟磁场:设定模拟过程中的外加磁场,包括大小和方向。
3. 微磁学模拟:在给定外加磁场的作用下,模拟各晶粒内磁畴的动态演变过程,包括磁畴的旋转、合并和分裂等。
4. 矫顽力计算:通过模拟过程中的能量变化,计算得到矫顽力。
矫顽力是磁体在反向磁场下保持稳定所需的最小磁场强度。
5. 磁化反转研究:观察和分析在反向磁场作用下,各晶粒内磁畴的反转过程和特点。
五、结果与讨论1. 矫顽力分析:通过微磁学模拟,我们得到了纳米晶钕铁硼磁体的矫顽力值。
分析发现,矫顽力与晶粒尺寸、晶界性质以及磁畴结构等因素密切相关。
随着晶粒尺寸的减小和晶界性质的改善,矫顽力呈现出增大的趋势。
2. 磁化反转过程:在反向磁场的作用下,各晶粒内的磁畴开始发生反转。
通过微磁学模拟,我们可以观察到这一过程的动态演变。
分析发现,磁化反转过程受到外加磁场大小、方向以及材料内部结构的影响。
在一定的外加磁场下,部分磁畴首先发生反转,随后其他磁畴陆续参与反转,最终达到饱和状态。
稀土纳米晶体的制备及其性能研究
稀土元素的特殊性质一直以来都吸引着材料科学家,其中研究的一项关键技术
就是稀土纳米晶体制备技术。
稀土纳米晶体具有广泛应用前景,例如磁性、电学、光学、热学等领域。
目前,稀土纳米晶体的制备方法主要有化学合成法、气相沉积法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等。
化学合成法是目前最常用的制备方法之一,它主要通过溶液中某种或多种材料的化学反应来合成纳米晶体,并通过控制反应条件来调节纳米晶体的尺寸和形貌。
相比较其他方法,化学合成法不仅简便易行,且能够在较短的时间内得到稀土纳米晶体。
接着,我们来探讨一下稀土纳米晶体的性能研究。
首先,磁性是指物质对外加
磁场的响应能力。
稀土纳米晶体由于晶体尺寸小、表面积大,其磁性能得到了极大的提升、配合物的催化性能也会因表面积的增加而发生改变。
其次,光学是指物质在光的作用下所呈现出来的现象。
针对稀土纳米晶体而言,纳米晶体的大小和形状对于其光学性质的影响非常重要。
在光学领域的应用中,稀土纳米晶体可以制备出更加优秀的量子点、波导等材料。
此外,稀土纳米晶体的电学性质、热学性质也得到了广泛关注,这些性质的研究不仅能够促进稀土纳米晶体在各个领域的应用,也能够为产业界探寻新的应用方向。
总而言之,稀土纳米晶体的制备及其性能研究是当前材料科学领域的热门话题。
这不仅关乎未来材料的发展方向,更体现了我们探索科技的追求精神。
稀土材料的磁性能研究引言磁性材料在现代科技中起着重要的作用,而稀土材料是一类特殊的磁性材料。
稀土材料由稀土金属元素组成,具有独特的磁性能,例如高矫顽力、高饱和磁化强度和低磁滞损耗等优异特性。
因此,对稀土材料的磁性能进行研究具有重要的理论和实际意义。
稀土材料的磁性磁性是物质的重要性质之一,可以根据材料的磁化过程来描述材料的磁性。
在原子尺度上,磁性源自于电子的磁矩,该磁矩可以是自旋磁矩或轨道磁矩。
稀土材料的磁性来自于稀土元素中的未成对电子的自旋磁矩。
稀土元素具有较大的原子磁矩和较强的自旋-轨道耦合效应,这使得稀土材料在磁性方面有着独特的性能。
稀土元素的5d、4f电子壳层中的未成对电子贡献了材料的磁矩,这些电子在磁场中会定向排列,从而导致材料的磁化。
稀土材料具有高矫顽力和高饱和磁化强度的特性,使得其在磁记录、电机、传感器等领域有着广泛的应用。
稀土材料的磁性能研究方法为了研究稀土材料的磁性能,科学家们采用了多种方法和技术。
下面介绍几种常见的磁性能研究方法。
磁化曲线测量磁化曲线测量是研究材料磁性的基本方法之一。
通过测量材料在外加磁场作用下的磁化过程,可以得到材料的磁化曲线。
根据磁化曲线的形状和特性,可以推测材料的磁性质。
对于稀土材料来说,磁化曲线通常表现为高矫顽力、饱和磁化强度高以及低磁滞损耗等特点。
磁滞曲线测量磁滞曲线测量是研究材料磁性的另一种重要方法。
磁滞曲线描述了材料在外加磁场逐渐增大和减小过程中的磁化过程。
通过测量磁滞曲线的形状和面积,可以得到材料的磁滞损耗、剩余磁感应强度等参数。
对于稀土材料来说,磁滞曲线通常表现为窄的磁滞回线和小的磁滞损耗,这些特性是稀土材料在应用中的优势之一。
磁化率测量磁化率是描述材料对外加磁场响应程度的物理量。
磁化率可以分为磁化率和交流磁化率。
磁化率测量可以通过传统的静态方法和交流方法来实现。
对于稀土材料来说,由于其特有的磁性质,其磁化率通常较高,这使得稀土材料在电机和传感器等领域有着广泛的应用。
高性能稀土永磁材料介绍稀土永磁材料的高磁性能使其成为应用广泛的基础性功能材料。
概述了高性能烧结Nd-Fe-B和纳米复合Nd2Fe14B/α-Fe永磁材料的制备与性能研究的几点进展。
在采用速凝铸带加氢爆工艺制备高性能烧结Nd-Fe-B磁体方面,概述了材料中添加元素对磁体显微组织和磁性能的影响,以及制备工艺对高能积磁体的力学性能和耐腐蚀性能的影响。
在采用非晶晶化工艺制备纳米复合Nd2Fe14B/α-Fe型永磁材料方面,概述了添加元素在非晶晶化过程所起的作用,及其对材料相组成和微结构及磁性能的影响;同时概述了快淬速度、压力和晶化处理等制备工艺对材料微结构和磁性能的影响。
以Nd-Fe-B为代表的稀土永磁材料自20世纪80年代发现以来,人们对其基础研究、产品开发都取得很大进展,在高新技术、国房军工、家用电器等领域获得广泛应用。
其中,烧结Nd-Fe-B磁体是当代磁性最强的永磁体,它不仅具有高磁能积、高性能价格比等优异特性,而且容易加工成各种尺寸。
高磁能积是永磁材料的一个重要特征。
材料磁能积越高,在单位气隙内产生的磁场就越大,那么在达到某一磁场强度时所需的磁铁体积就更小,这有利于实现磁体的薄型化和轻量化。
因此获得高磁能积是烧结Nd-Fe-B材料中的核心目标。
此外,随着NdFeB永磁材料的使用范围不断扩大,服役条件将越来越苛刻,在对抗震、抗冲击力、耐腐蚀要求较高的场合的应用受到严重限制。
由于烧结Nd-Fe-B磁体强韧性差,在加工过程中容易开裂、掉渣;而且磁体中的晶界相为富Nd相,与基体相之间的腐蚀电位差很大,在使用过程中很容易腐蚀掉。
因此,在不影响磁体磁性能的前提下,如何提高烧结Nd-Fe-B材料的力学性能和耐腐蚀性能,成为当前稀土永磁材料研究和发展的热点之一。
纳米复合稀土永磁材料结合了硬磁相高磁晶各向异性和软磁相高饱和磁化强度的优点,通过软磁相与硬磁相纳米晶粒间的交换耦合作用,产生剩磁增强效应,并抑制软磁相的反转磁化,使磁体的退磁曲线表现出单相硬磁材料磁化行为,而且稀土含量较低,可望成为一种有广泛应用前景的廉价、高性能稀土永磁材料。