永磁材料PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1永磁材料永磁材料第1頁/共117頁應(yīng)用：精密的儀器儀應(yīng)用：精密的儀器儀表；電訊、電聲器件；表；電訊、電聲器件；工業(yè)設(shè)備；控制器件；工業(yè)設(shè)備；控制器件；其它器件。其它器件。作用原理作用原理利用永磁材料在給利用永磁材料在給定的空間產(chǎn)生一定定的空間產(chǎn)生一定的磁場(chǎng)強(qiáng)度；的磁場(chǎng)強(qiáng)度；利用永磁合金的磁利用永磁合金的磁滯特性產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)矩滯特性產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)矩，使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)，使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。械能。特點(diǎn)特點(diǎn)充磁后，去掉外磁充磁后，去掉外磁場(chǎng)后仍可保留磁性場(chǎng)后仍可保留磁性。第2頁/共117頁第3頁/共117頁3.2.1 3.2.1 永磁材料的分類與特性要求永磁材料的分類與特性要求1.什么是永磁材料？什么是永

2、磁材料？2.常見的磁滯回線是什么樣子？常見的磁滯回線是什么樣子？3.分類分類4.特性要求特性要求第4頁/共117頁2、常見的磁滯回線是什么樣子？、常見的磁滯回線是什么樣子？所謂永磁材料，是指材料被外磁場(chǎng)磁化以后，去掉磁場(chǎng)仍所謂永磁材料，是指材料被外磁場(chǎng)磁化以后，去掉磁場(chǎng)仍保持著較強(qiáng)的剩磁的磁性材料。保持著較強(qiáng)的剩磁的磁性材料。1.什么是永磁材料？什么是永磁材料？第5頁/共117頁3 永磁材料分類永磁材料分類第6頁/共117頁第7頁/共117頁第8頁/共117頁材料材料Br(T)BHc(kAm-1)MHc(kAm-1)(BH)max(kJm-3) Br(20100 C)d(gcm-3)Tc( C

3、)工作溫度工作溫度( C)Nd15Fe77B81.25796.0875.6286.5-0.1267.431280Sm2Co171.12533.3549.2246.7-0.038.4820350SmCo50.90636.81194.0143.3-0.048.4740250SrFe12O190.44222.8230.836.6-0.195.0450100AlNiCo1.15127.4127.487.6-0.027.3800500FeCrCo1.4052.052.547.8-0.037.3850520部分永磁材料的性能部分永磁材料的性能第9頁/共117頁3.2.2 3.2.2 永磁材料矯頑力機(jī)理永磁

4、材料矯頑力機(jī)理第10頁/共117頁1、單疇型永磁材料的矯頑力、單疇型永磁材料的矯頑力磁晶各向異性能決定的矯頑力磁晶各向異性能決定的矯頑力形狀各向異性能決定的矯頑力形狀各向異性能決定的矯頑力2、成核型永磁材料的矯頑力、成核型永磁材料的矯頑力3、釘扎型永磁材料的矯頑力、釘扎型永磁材料的矯頑力點(diǎn)缺陷釘扎的矯頑力點(diǎn)缺陷釘扎的矯頑力面缺陷釘扎的矯頑力面缺陷釘扎的矯頑力第11頁/共117頁SuCJMK0SuCJMK021、單疇型永磁材料的矯頑力、單疇型永磁材料的矯頑力磁晶各向異性能決定的矯頑力磁晶各向異性能決定的矯頑力uKSuCJMK096. 0SuCJMK02第12頁/共117頁第13頁/共117頁)1

5、80, 0( ,2101KMKSCJ)180, 0( ,34101KMKSCJSCJMK0164. 0第14頁/共117頁1、單疇型永磁材料的矯頑力、單疇型永磁材料的矯頑力形狀各向異性能決定的矯頑力形狀各向異性能決定的矯頑力dl )180( ,SldCJ)135( ,5 .0SldCJSldCJ1SldCJ148. 0SldCJ1SldCJ148. 0第15頁/共117頁000185dSSCJ0第16頁/共117頁第17頁/共117頁0032313403205.040.0SzCJL第18頁/共117頁2201112mpmppqMKSCJpqSm2面缺陷釘扎疇壁是決定矯頑力的一種普遍機(jī)理，適用于

6、金屬用詞和面缺陷釘扎疇壁是決定矯頑力的一種普遍機(jī)理，適用于金屬用詞和軟磁材料（坡莫合金除外）；軟磁材料（坡莫合金除外）；疇壁愈?。嫒毕莸挠绊懕阌鷩?yán)重，矯頑力愈大；疇壁愈薄），面缺陷的影響便愈嚴(yán)重，矯頑力愈大；面缺陷內(nèi)的交換能常數(shù)、磁各向異性常數(shù)和飽和磁化強(qiáng)度越小，則面缺陷內(nèi)的交換能常數(shù)、磁各向異性常數(shù)和飽和磁化強(qiáng)度越小，則矯頑力愈大。矯頑力愈大。 第19頁/共117頁第20頁/共117頁第21頁/共117頁3、脫溶過程、脫溶過程 GP區(qū)區(qū) “ ：母相：母相 GP區(qū)：溶質(zhì)原子偏聚區(qū)區(qū)：溶質(zhì)原子偏聚區(qū) 、“：過渡相：過渡相 ：新相：新相 平衡相：應(yīng)變能最小，界面能最高；平衡相：應(yīng)變能最小，界面

7、能最高；過渡相；應(yīng)變能居中而偏高，界面能居中而偏低過渡相；應(yīng)變能居中而偏高，界面能居中而偏低GP區(qū)：界面能和應(yīng)變能較小區(qū)：界面能和應(yīng)變能較小4、脫熔對(duì)磁性合金的影響、脫熔對(duì)磁性合金的影響 、金屬軟磁合金、金屬軟磁合金使雜質(zhì)從合金中脫熔；控制雜質(zhì)的分布狀態(tài)?？梢杂惺闺s質(zhì)從合金中脫熔；控制雜質(zhì)的分布狀態(tài)?？梢杂行У馗纳坪辖鸬能洿盘匦?。效地改善合金的軟磁特性。 金屬永磁合金金屬永磁合金脫溶對(duì)金屬永磁特性的提高有重要作用，特別是析出硬化磁鋼脫溶對(duì)金屬永磁特性的提高有重要作用，特別是析出硬化磁鋼第22頁/共117頁022cf第23頁/共117頁第24頁/共117頁第25頁/共117頁第26頁/共117頁

8、第27頁/共117頁第28頁/共117頁第29頁/共117頁第30頁/共117頁第31頁/共117頁第32頁/共117頁第33頁/共117頁第34頁/共117頁第35頁/共117頁3.3.1 發(fā)展概述發(fā)展概述1880年，碳鋼，年，碳鋼，1931年，鋁鎳鐵、鋁鎳年，鋁鎳鐵、鋁鎳鈷等鈷等 20世紀(jì)世紀(jì)30年代，鐵氧體年代，鐵氧體20世紀(jì)世紀(jì)60年代，年代，Sm-Co系稀土永磁材料系稀土永磁材料20世紀(jì)世紀(jì)80年代，年代，Nd-Fe-B系稀土永磁材料系稀土永磁材料近年來，近年來， 交換耦合作用機(jī)制的納米雙相永磁材料交換耦合作用機(jī)制的納米雙相永磁材料 RE-Fe-N系永磁體系永磁體第36頁/共117頁

9、3.3.2 金屬永磁材料金屬永磁材料3.3.2.1 淬火硬化型磁鋼淬火硬化型磁鋼3.3.2.2 析出硬化型磁鋼析出硬化型磁鋼3.3.2.3 時(shí)效硬化型磁鋼時(shí)效硬化型磁鋼第37頁/共117頁3.3.2.1 淬火硬化型磁鋼淬火硬化型磁鋼這一類材料主要包括這一類材料主要包括、鎢鋼、鎢鋼、等；等；矯頑力主要通過高溫淬火手段矯頑力主要通過高溫淬火手段這類材料已很少使用這類材料已很少使用第38頁/共117頁3.3.2.2 析出硬化型磁鋼析出硬化型磁鋼這一類材料主要包括這一類材料主要包括、 和和 Al-Ni-三類；三類；Al-Ni-第39頁/共117頁第40頁/共117頁第41頁/共117頁矯頑力機(jī)理矯頑力

10、機(jī)理第42頁/共117頁nHc是由疇轉(zhuǎn)過程決定的，則磁疇在不可逆轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受到的阻力就是是由疇轉(zhuǎn)過程決定的，則磁疇在不可逆轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受到的阻力就是Hc值的度量。這時(shí)依賴于造成單疇粒子或彌散的單疇脫溶相及其三種各向值的度量。這時(shí)依賴于造成單疇粒子或彌散的單疇脫溶相及其三種各向異性（磁晶、應(yīng)力及形狀）來增加疇轉(zhuǎn)的阻力，從而獲得高的異性（磁晶、應(yīng)力及形狀）來增加疇轉(zhuǎn)的阻力，從而獲得高的Hc值。值。立方晶系單疇顆立方晶系單疇顆粒粒)180, 0( ,2101KMKSCJ)180, 0( ,34101KMKSCJ第43頁/共117頁n主要包括配料、熔煉、固溶化處理、熱處理等主要包括配料、熔煉、固溶化處理

11、、熱處理等n如何通過控制制備工藝過程獲得高如何通過控制制備工藝過程獲得高Hc的鋁鎳鈷材料？的鋁鎳鈷材料？工藝進(jìn)程中的每一步分別起什么作用？工藝進(jìn)程中的每一步分別起什么作用？第44頁/共117頁1.1.配料：成分優(yōu)化設(shè)計(jì)配料：成分優(yōu)化設(shè)計(jì)2.2.熔煉：均勻化熔煉：均勻化3.3.固溶化處理：形成單相固溶體固溶化處理：形成單相固溶體4.4.磁場(chǎng)熱處理：發(fā)生磁場(chǎng)熱處理：發(fā)生失穩(wěn)分解失穩(wěn)分解（ 1 1、 2 2 ），同時(shí)形成磁性織），同時(shí)形成磁性織構(gòu)構(gòu)5.5.時(shí)效處理：調(diào)整兩相間化學(xué)成分的濃度，提高永磁性能時(shí)效處理：調(diào)整兩相間化學(xué)成分的濃度，提高永磁性能主配方主配方其它合金元素其它合金元素在合金中添加在

12、合金中添加Nb(0.51%)，B(0.05%)元素可提高密度和元素可提高密度和磁性能，磁性能，添加添加S(0.5%)、Hf(0.5%)元素可減低合金脆性，改善加元素可減低合金脆性，改善加工性能，工性能，添加添加Si(1%)、Bi(0.13%)和和Te(0.53.0%)元素則可促進(jìn)元素則可促進(jìn)柱狀晶長(zhǎng)大，磁性能提高。柱狀晶長(zhǎng)大，磁性能提高。 第45頁/共117頁n 在實(shí)際應(yīng)用中，在實(shí)際應(yīng)用中，AlNiCo合金有合金有AlNiCo5和和AlNiCo8兩種，兩種，AlNiCo5的的成份為成份為14.5%Ni8%Al24%Co3%Cu余余Feat%，AlNiCo8的成份為的成份為1415%Ni78Al

13、% 34% Co 3% Cu 5% Ti余余Fe at% n合金從高溫冷卻到合金從高溫冷卻到900附近時(shí)，為附近時(shí)，為單相固溶體，繼續(xù)冷卻并適當(dāng)單相固溶體，繼續(xù)冷卻并適當(dāng)控制冷速的情況下，于控制冷速的情況下，于850以下發(fā)生失穩(wěn)分解，分解為兩相以下發(fā)生失穩(wěn)分解，分解為兩相12，其析出相，其析出相1和基體相和基體相2是共晶格的，分解初期沒有明顯的相界面是共晶格的，分解初期沒有明顯的相界面，1和和2兩相均仍屬體心立方，其晶格常數(shù)兩相均仍屬體心立方，其晶格常數(shù)a都為都為2.87左右，合金左右，合金內(nèi)部形成組元濃度周期性起伏的調(diào)幅結(jié)構(gòu)。當(dāng)于內(nèi)部形成組元濃度周期性起伏的調(diào)幅結(jié)構(gòu)。當(dāng)于600進(jìn)行回火時(shí)，進(jìn)

14、行回火時(shí)，合金中不僅發(fā)生合金中不僅發(fā)生1相長(zhǎng)大相長(zhǎng)大(呈伸長(zhǎng)形呈伸長(zhǎng)形)，同時(shí)由于，同時(shí)由于2相中過溶的相中過溶的Fe和和Co在回火溫度下容易向在回火溫度下容易向1相中擴(kuò)散，即發(fā)生回溶現(xiàn)象，另一方面，相中擴(kuò)散，即發(fā)生回溶現(xiàn)象，另一方面，1相又將過溶的相又將過溶的Ni和和Al擴(kuò)散到擴(kuò)散到2相，發(fā)生相，發(fā)生Ni、Al的脫溶，使合金中的脫溶，使合金中 1和和 2相之間的成份和磁化強(qiáng)度差別增大，從而導(dǎo)致合金獲得良好相之間的成份和磁化強(qiáng)度差別增大，從而導(dǎo)致合金獲得良好的永磁性能。的永磁性能。 n研究表明，高溫固熔后的研究表明，高溫固熔后的AlNiCo合金在合金在900780的控速冷的控速冷卻過程中，如果

15、對(duì)合金外加磁場(chǎng)，即進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理，則合卻過程中，如果對(duì)合金外加磁場(chǎng)，即進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理，則合金的磁滯回線將發(fā)生顯著的變化，尤其是退磁曲線的凸出系金的磁滯回線將發(fā)生顯著的變化，尤其是退磁曲線的凸出系數(shù)明顯提高，這是由于合金中形成了磁性織構(gòu)的緣故，數(shù)明顯提高，這是由于合金中形成了磁性織構(gòu)的緣故，1相相的長(zhǎng)軸順著磁場(chǎng)方向排列，具有感生單軸各向異性，影響磁的長(zhǎng)軸順著磁場(chǎng)方向排列，具有感生單軸各向異性，影響磁場(chǎng)熱處理效果的因素有三個(gè)：磁場(chǎng)熱處理的有效溫度范圍場(chǎng)熱處理效果的因素有三個(gè)：磁場(chǎng)熱處理的有效溫度范圍；冷卻速度；外加磁場(chǎng)大小；冷卻速度；外加磁場(chǎng)大小 第46頁/共117頁n AlNiFe系合金：主要成

16、份是系合金：主要成份是Fe55-70at%，Ni 2035at%, Al 1016at%，還可添加少量其他元素。，還可添加少量其他元素。n含有含有5060%Fe的的AlNiFe三元合金在三元合金在1000以上是單相的以上是單相的固溶固溶體，晶體結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)，體，晶體結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)，a=2.87;n在在900以下時(shí)，分解為兩相以下時(shí)，分解為兩相12，其中鐵磁性相，其中鐵磁性相1顆粒尺寸顆粒尺寸很小，近似單疇尺寸，且具有形狀各向異性，很小，近似單疇尺寸，且具有形狀各向異性，1相均勻彌散分布相均勻彌散分布于弱磁性于弱磁性2相基體中，由相基體中，由2相將相將1相分割包圍，使得磁化和反磁相分割

17、包圍，使得磁化和反磁化過程只有通過磁化矢量的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，故而獲得高矯頑力?；^程只有通過磁化矢量的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，故而獲得高矯頑力。n特別注意的是，在特別注意的是，在AlNiFe系合金的制造工藝中，可以通過控制冷系合金的制造工藝中，可以通過控制冷卻速度來實(shí)現(xiàn)卻速度來實(shí)現(xiàn)1+2析出或分解過程的控制，而獲得最佳永磁析出或分解過程的控制，而獲得最佳永磁特性的冷卻速度稱為臨界冷卻速度，它與特性的冷卻速度稱為臨界冷卻速度，它與相分解的相變溫度和相分解的相變溫度和合金成份兩個(gè)因素有關(guān)合金成份兩個(gè)因素有關(guān) 第47頁/共117頁n鑄造鋁鎳鈷合金永磁的磁鑄造鋁鎳鈷合金永磁的磁能能第48頁/共117頁3.3.2.3

18、時(shí)效硬化型永磁合金時(shí)效硬化型永磁合金這類合金機(jī)械性能好，可通過沖壓、軋制、車削等手段加工成這類合金機(jī)械性能好，可通過沖壓、軋制、車削等手段加工成各種帶材、片材和板材；介紹幾種有代表性的可加工永磁合金各種帶材、片材和板材；介紹幾種有代表性的可加工永磁合金 1.-鐵基合金，包括鈷鉬、鐵鎢鈷和鐵鉬鈷等合金，其磁能積較鐵基合金，包括鈷鉬、鐵鎢鈷和鐵鉬鈷等合金，其磁能積較低，用在電話接收機(jī)中；低，用在電話接收機(jī)中；2.鐵錳鈦和鐵鈷釩合金；主要用于指南針和儀表零件；鐵錳鈦和鐵鈷釩合金；主要用于指南針和儀表零件；3.銅基合金，主要有銅鎳鐵和銅鎳鈷，可用于測(cè)速儀和轉(zhuǎn)速計(jì)；銅基合金，主要有銅鎳鐵和銅鎳鈷，可用于

19、測(cè)速儀和轉(zhuǎn)速計(jì)；4.Fe-Cr-Co系合金，其永磁性能類似于系合金，其永磁性能類似于AlNiCo永磁合金，主要永磁合金，主要用于揚(yáng)聲器、電度表、轉(zhuǎn)速表、陀螺儀、空氣濾波器和磁顯示用于揚(yáng)聲器、電度表、轉(zhuǎn)速表、陀螺儀、空氣濾波器和磁顯示器等方面。器等方面。第49頁/共117頁第50頁/共117頁3.3.2.4 有序硬化型永磁合金有序硬化型永磁合金這類永磁合金包括銀錳鋁、鈷鉑、鐵鉑、錳鋁和錳鋁碳合金。這類永磁合金包括銀錳鋁、鈷鉑、鐵鉑、錳鋁和錳鋁碳合金。這類合金的顯著特點(diǎn)是在高溫下處于無序狀態(tài)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)拇氵@類合金的顯著特點(diǎn)是在高溫下處于無序狀態(tài)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)拇慊鸷突鼗鸷螅蔁o序相中析出彌散分布的有序

20、相，從而提高了火和回火后，由無序相中析出彌散分布的有序相，從而提高了合金的矯頑力。這類合金一般用來制造磁性彈簧，小型儀表元合金的矯頑力。這類合金一般用來制造磁性彈簧，小型儀表元件和小型磁力馬達(dá)的磁系統(tǒng)等。件和小型磁力馬達(dá)的磁系統(tǒng)等。第51頁/共117頁自自2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代起，已經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展：年代起，已經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展： 1.1.六十年代六十年代第一代稀土永磁（第一代稀土永磁（1:51:5型型R-CoR-Co永磁）永磁）2.2.七十年代七十年代第二代稀土永磁（第二代稀土永磁（2:172:17型型R-CoR-Co永磁）永磁）3.3.八十年代八十年代第三代稀土永磁（第三代稀土

21、永磁（R-Fe-BR-Fe-B永磁）永磁）第52頁/共117頁第53頁/共117頁n我國稀土永磁材我國稀土永磁材料發(fā)展概況料發(fā)展概況第54頁/共117頁第55頁/共117頁一、一、SmCo5 永磁材料成分和結(jié)構(gòu)永磁材料成分和結(jié)構(gòu)第56頁/共117頁單軸晶體材料的矯頑力（RCo5、R2Co17等六角晶系）a 對(duì)于單疇顆粒： （當(dāng)=180） （當(dāng)=135） SuCJMK0SuCJMK02理論值理論值認(rèn)為是由于第二相認(rèn)為是由于第二相(如沉淀相如沉淀相Sm2Co7)成為反磁化核，成為反磁化核，故而材料的故而材料的MHc由反磁化疇由反磁化疇的形核與長(zhǎng)大的臨界場(chǎng)決的形核與長(zhǎng)大的臨界場(chǎng)決定，計(jì)算得知沉淀相的

22、形定，計(jì)算得知沉淀相的形核場(chǎng)核場(chǎng)Hn大約為大約為796km-1，這與實(shí)驗(yàn)值吻合很好，由這與實(shí)驗(yàn)值吻合很好，由此看來，反磁化核主要在此看來，反磁化核主要在沉淀相的相界面形成。沉淀相的相界面形成。第57頁/共117頁第58頁/共117頁第59頁/共117頁燒結(jié)溫度（C）11201130114011501160Br(T)0.7900.7950.8200.9100.905BHc(kAm-1)597.0620.8624.9684.6581.0(BH)max(kJm-3)120.2124.9129.7159.2143.3n燒結(jié)溫度對(duì)燒結(jié)溫度對(duì)SmCo5磁性能的影響磁性能的影響第60頁/共117頁nSmCo

23、5永磁材料制備認(rèn)識(shí)方法與工藝永磁材料制備認(rèn)識(shí)方法與工藝注意的問題：注意的問題： 由于稀土元素容易揮發(fā)和氧化，在配方時(shí)應(yīng)補(bǔ)足可能發(fā)生的損由于稀土元素容易揮發(fā)和氧化，在配方時(shí)應(yīng)補(bǔ)足可能發(fā)生的損 失量，以免成份偏析；失量，以免成份偏析； 制粉應(yīng)在介質(zhì)制粉應(yīng)在介質(zhì)(如甲苯、航空汽油等如甲苯、航空汽油等)保護(hù)下進(jìn)行振動(dòng)球磨；保護(hù)下進(jìn)行振動(dòng)球磨； 燒結(jié)中應(yīng)添加適量的液相合金燒結(jié)中應(yīng)添加適量的液相合金(如如60wt%Sm+40wt%Co)并注意并注意 控制燒結(jié)溫度和降溫模式。表控制燒結(jié)溫度和降溫模式。表8.3.2列出了不同燒結(jié)溫度下列出了不同燒結(jié)溫度下SmCo5的的 磁性能，可見磁性能，可見1150燒結(jié)時(shí)，

24、材料磁性能最好；燒結(jié)時(shí)，材料磁性能最好； SmCo5永磁在永磁在500800范圍內(nèi)回火或在此區(qū)間緩慢冷卻，其矯頑范圍內(nèi)回火或在此區(qū)間緩慢冷卻，其矯頑 力大幅度降低，這稱為力大幅度降低，這稱為“750回火效應(yīng)回火效應(yīng)”，若再在，若再在900950加熱加熱并并 淬火時(shí)，其矯頑力又可部分或全部回復(fù)，這一現(xiàn)象在其它淬火時(shí)，其矯頑力又可部分或全部回復(fù)，這一現(xiàn)象在其它RCo5永永磁磁 中也存在中也存在 第61頁/共117頁第62頁/共117頁一、一、Sm2Co17 永磁材料成分和結(jié)構(gòu)永磁材料成分和結(jié)構(gòu)第63頁/共117頁第64頁/共117頁n這種合金的成分可表達(dá)為：這種合金的成分可表達(dá)為：nSm（Co1-

25、u-v-wCuuFevMw）nz其中：其中：=7.08.3，W=0.010.03，u=0.050.08，v=0.150.30，M=Zr、Hf、Ti、Ni等金屬原子。等金屬原子。nSm2(Co、Cu、Fe、Zr)17合金磁性能最好，合金磁性能最好，Br0.91.197T、BHc493.5796kAm-1、MHc525.32388kAm-1、(BH)max 175.1251.5kJm-3,Tc840870，Br=-0.002%-1，可在，可在-60350范圍工作，其缺點(diǎn)是范圍工作，其缺點(diǎn)是Sm和和Co的的含量仍然較高，并且工藝復(fù)雜。含量仍然較高，并且工藝復(fù)雜。 第65頁/共117頁第66頁/共11

26、7頁單軸晶體材料的矯頑力（RCo5、R2Co17等六角晶系）a 對(duì)于單疇顆粒： （當(dāng)=180） （當(dāng)=135） SuCJMK0SuCJMK02理論值理論值n目前普遍認(rèn)為，目前普遍認(rèn)為，Sm2(Co、Cu、Fe、Zr)17型稀土永磁合金型稀土永磁合金的矯頑力是沉淀相對(duì)疇壁的釘扎來決定的的矯頑力是沉淀相對(duì)疇壁的釘扎來決定的.第67頁/共117頁第68頁/共117頁nSm2Co17永磁材料制備方法與工永磁材料制備方法與工藝藝第69頁/共117頁第70頁/共117頁熱處理工藝12345830C0.5hr1+700C0.5hr2+600C1hr3+500C2hr4+400C10hrBr(T)1.181.

27、171.161.151.15BHc(kAm-1)222.8342.3382.0413.9429.8(BH)max(kJm-3)159.9191.0206.9214.9222.8n25.5Sm-50Co-8Cu-15Fe-1.5Zr合金磁性能隨時(shí)效處理的變化合金磁性能隨時(shí)效處理的變化 第71頁/共117頁第72頁/共117頁第73頁/共117頁第74頁/共117頁一、一、 磁體的特征與現(xiàn)狀磁體的特征與現(xiàn)狀燒結(jié)磁體燒結(jié)磁體粘結(jié)磁體粘結(jié)磁體第75頁/共117頁第76頁/共117頁燒結(jié)燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的生產(chǎn)技術(shù)與性能已基本趨于完善，永磁材料的生產(chǎn)技術(shù)與性能已基本趨于完善，磁能積的實(shí)驗(yàn)值己達(dá)到

28、理論值的磁能積的實(shí)驗(yàn)值己達(dá)到理論值的80%以上。以上。燒結(jié)燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料已經(jīng)在汽車、計(jì)算機(jī)、通訊、醫(yī)療、永磁材料已經(jīng)在汽車、計(jì)算機(jī)、通訊、醫(yī)療、儀器儀表、家用電器等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)自動(dòng)儀器儀表、家用電器等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)自動(dòng)化和信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，欽鐵硼永磁材料在計(jì)算機(jī)、工業(yè)化和信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，欽鐵硼永磁材料在計(jì)算機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化、通訊、交通、醫(yī)療、航空航天等的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)自動(dòng)化、通訊、交通、醫(yī)療、航空航天等的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。用。在高新技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)高性能欽鐵硼磁體的需求日益增長(zhǎng)，用在高新技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)高性能欽鐵硼磁體的需求日益增長(zhǎng)，用它制成的器件具有性能

29、優(yōu)異、重量輕、體積小、能量大、節(jié)它制成的器件具有性能優(yōu)異、重量輕、體積小、能量大、節(jié)能、增效等一系列優(yōu)點(diǎn)。能、增效等一系列優(yōu)點(diǎn)。燒結(jié)磁體燒結(jié)磁體第77頁/共117頁粘結(jié)粘結(jié)Nd-Fe-BNd-Fe-B永磁體可一次成型，永磁體可一次成型，具有尺寸精度高，不變形，無需二次加工、形態(tài)自由度；具有尺寸精度高，不變形，無需二次加工、形態(tài)自由度；便于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)；便于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)；磁性能一致、機(jī)械強(qiáng)度高，密度小，耐腐蝕等；磁性能一致、機(jī)械強(qiáng)度高，密度小，耐腐蝕等；廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用于辦公自動(dòng)化、儀器儀表、計(jì)算機(jī)、通訊、汽車等領(lǐng)于辦公自動(dòng)化、儀器儀表、計(jì)算機(jī)、通訊、汽車等領(lǐng)域域. .隨著科學(xué)技術(shù)尤其是

30、電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)磁性材隨著科學(xué)技術(shù)尤其是電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)磁性材料及磁性元件在形狀復(fù)雜度、尺寸精度、小型化、輕量化、智料及磁性元件在形狀復(fù)雜度、尺寸精度、小型化、輕量化、智能化、整體成形化等方面提出了更高的要求，這為粉末注射成能化、整體成形化等方面提出了更高的要求，這為粉末注射成型技術(shù)在永磁材料行業(yè)的應(yīng)用提供了巨大的機(jī)會(huì)型技術(shù)在永磁材料行業(yè)的應(yīng)用提供了巨大的機(jī)會(huì) 粘結(jié)磁體粘結(jié)磁體第78頁/共117頁1、成分、成分Nd11.76+xFe82.35-x-yB5.88+y,大約為Nd15Fe77B8，以Nd2Fe14B化合物為基，并富B和富Nd。2、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)第79頁/共1

31、17頁第80頁/共117頁第81頁/共117頁三、三、Nd-Fe-B磁體的制備磁體的制備n粘結(jié)磁體的制備粘結(jié)磁體的制備n燒結(jié)磁體的制備燒結(jié)磁體的制備第82頁/共117頁（一）粘結(jié)磁體的制備（一）粘結(jié)磁體的制備n磁粉制備磁粉制備n磁體制備磁體制備n什么是粘結(jié)磁體什么是粘結(jié)磁體？第83頁/共117頁n磁粉制備磁粉制備工藝主要包括：工藝主要包括：母合金制備、母合金制備、快淬薄帶、快淬薄帶、晶化、晶化、破碎、破碎、熱處理等熱處理等第84頁/共117頁第85頁/共117頁第86頁/共117頁第87頁/共117頁第88頁/共117頁第89頁/共117頁第90頁/共117頁第91頁/共117頁磁體的制備粘結(jié)

32、磁體是由水磁體粉末與可撓性好的橡膠磁體的制備粘結(jié)磁體是由水磁體粉末與可撓性好的橡膠或質(zhì)硬量輕的塑料、橡膠等粘結(jié)材料相混合，按用戶需或質(zhì)硬量輕的塑料、橡膠等粘結(jié)材料相混合，按用戶需求直接成型為各種形狀的水磁部件。但同時(shí)由于粘接劑求直接成型為各種形狀的水磁部件。但同時(shí)由于粘接劑的加入水磁體的最大磁能積和磁化強(qiáng)度等出現(xiàn)一定程度的加入水磁體的最大磁能積和磁化強(qiáng)度等出現(xiàn)一定程度的下降。的下降。粘結(jié)磁體的磁粉通常通過熔體決淬的方法制備。粘結(jié)磁體的磁粉通常通過熔體決淬的方法制備。磁粉粒度、粘結(jié)劑的添加量、成形壓力和固化溫度等都磁粉粒度、粘結(jié)劑的添加量、成形壓力和固化溫度等都是影響磁體最終性能的重要因素。是影

33、響磁體最終性能的重要因素。 粘結(jié)磁體制備粘結(jié)磁體制備第92頁/共117頁（二）（二） 燒結(jié)磁體的制備燒結(jié)磁體的制備第93頁/共117頁四、四、Nd-Fe-B磁體的磁性能磁體的磁性能n內(nèi)稟磁性內(nèi)稟磁性n磁體的制備磁體的制備n居里溫度居里溫度n各向異性場(chǎng)各向異性場(chǎng)n飽和磁化強(qiáng)度飽和磁化強(qiáng)度第94頁/共117頁居里溫度居里溫度內(nèi)稟磁性內(nèi)稟磁性第95頁/共117頁飽和磁化強(qiáng)度飽和磁化強(qiáng)度內(nèi)稟磁性內(nèi)稟磁性第96頁/共117頁各向異性場(chǎng)各向異性場(chǎng)內(nèi)稟磁性內(nèi)稟磁性第97頁/共117頁nNd2Fe14B硬磁相的內(nèi)稟磁性參數(shù)：硬磁相的內(nèi)稟磁性參數(shù)：n居里溫度：居里溫度：585Kn室溫下各向異性常數(shù)室溫下各向異性

34、常數(shù)K1=4.2MJ/m3、 K2=0.7MJ/m3，各，各向向 異性場(chǎng)為異性場(chǎng)為6.7Tn室溫下餉磁化強(qiáng)度為室溫下餉磁化強(qiáng)度為1.61T;n單疇粒子的臨界尺寸為單疇粒子的臨界尺寸為0.3m;調(diào)控微觀結(jié)構(gòu)及形貌調(diào)控微觀結(jié)構(gòu)及形貌成分結(jié)構(gòu)成分結(jié)構(gòu)優(yōu)異永磁性能優(yōu)異永磁性能第98頁/共117頁第99頁/共117頁第100頁/共117頁第101頁/共117頁第102頁/共117頁第103頁/共117頁第104頁/共117頁第105頁/共117頁第106頁/共117頁第107頁/共117頁第108頁/共117頁第109頁/共117頁第110頁/共117頁 n雙相納米晶復(fù)合永磁材料雙相納米晶復(fù)合永磁材料n

35、理論磁能積可達(dá)理論磁能積可達(dá)1MJ/m3第111頁/共117頁 n硬磁相與軟磁相的簡(jiǎn)單堆硬磁相與軟磁相的簡(jiǎn)單堆積積nMr和和Ms的關(guān)系應(yīng)滿足的關(guān)系應(yīng)滿足Stoner-Wohlfarth理理論論n交換耦合作用交換耦合作用第112頁/共117頁n所謂交換耦合作用是指在所謂交換耦合作用是指在 是指硬磁相晶粒內(nèi)部，磁極化強(qiáng)度受各向異性能的影響平行于易磁化軸，而在晶粒的邊界處有一層是指硬磁相晶粒內(nèi)部，磁極化強(qiáng)度受各向異性能的影響平行于易磁化軸，而在晶粒的邊界處有一層“交換藕合區(qū)域交換藕合區(qū)域”，在該區(qū)域內(nèi)磁極化強(qiáng)度受到周圍晶粒的影響偏離了易磁化軸，呈現(xiàn)磁紊亂狀態(tài)。在剩磁狀態(tài)下，必然會(huì)有一些晶粒的易磁化軸

36、與原外加磁場(chǎng)方向一致這些晶粒中的磁極化強(qiáng)度會(huì)使得周圍晶粒中交換藕合區(qū)域內(nèi)的磁極化強(qiáng)度也大致停留在剩磁方向上，從而使得剩余磁極化強(qiáng)度有了明顯的提高。，在該區(qū)域內(nèi)磁極化強(qiáng)度受到周圍晶粒的影響偏離了易磁化軸，呈現(xiàn)磁紊亂狀態(tài)。在剩磁狀態(tài)下，必然會(huì)有一些晶粒的易磁化軸與原外加磁場(chǎng)方向一致這些晶粒中的磁極化強(qiáng)度會(huì)使得周圍晶粒中交換藕合區(qū)域內(nèi)的磁極化強(qiáng)度也大致停留在剩磁方向上，從而使得剩余磁極化強(qiáng)度有了明顯的提高。n如果永磁體中晶粒尺寸過大，則交換耦合區(qū)域所占的體積分?jǐn)?shù)太小，交換藕合作用不甚明顯。只有在納米尺度內(nèi)，一般認(rèn)為小于如果永磁體中晶粒尺寸過大，則交換耦合區(qū)域所占的體積分?jǐn)?shù)太小，交換藕合作用不甚明顯。

37、只有在納米尺度內(nèi)，一般認(rèn)為小于 3onm 3onm ，這種交換耦合合作用才能真正起作用。另外，晶粒邊界處不能有過多的界面相，否則這些界面相會(huì)削弱交換禍合作用。，這種交換耦合合作用才能真正起作用。另外，晶粒邊界處不能有過多的界面相，否則這些界面相會(huì)削弱交換禍合作用。n在雙相復(fù)合磁體中，有三種交換藕合作用，即硬磁相與硬磁相之間的作用、硬磁相與軟磁相之間的作用和軟磁相與軟磁相之間的作用。其中，以硬磁相與軟磁相之間的作用最為重要。在雙相復(fù)合磁體中，有三種交換藕合作用，即硬磁相與硬磁相之間的作用、硬磁相與軟磁相之間的作用和軟磁相與軟磁相之間的作用。其中，以硬磁相與軟磁相之間的作用最為重要。n剩磁增強(qiáng)效應(yīng)和光滑的退磁曲線既是復(fù)合磁體的兩個(gè)基本特征，也是判斷交換禍合作用強(qiáng)弱的重要依據(jù)剩磁增強(qiáng)效應(yīng)和光滑的退磁曲線既是復(fù)合磁體的兩個(gè)基本特征，也是判斷交換禍合作用強(qiáng)弱的重要依據(jù) n很多學(xué)者運(yùn)用微磁學(xué)理論結(jié)合有限元方法分別研究了這種納米雙相復(fù)合磁體的一維模型、二維各向同性模型、三維各向同性和各向異性模型很多學(xué)者運(yùn)用微磁學(xué)理論結(jié)合有限元方法分別研究了這種納米雙相