稀土永磁材料基礎(chǔ)知識(shí)

關(guān)于稀土永磁材料基礎(chǔ)知識(shí)目錄材料科學(xué)技術(shù)概要磁性材料分類稀土永磁材料概況釹鐵硼永磁材料的特性、主要參數(shù)釹鐵硼永磁材料制造工藝釹鐵硼永磁材料的應(yīng)用第2頁,共32頁，2024年2月25日，星期天材料科學(xué)技術(shù)概要材料科學(xué)技術(shù)是以材料為對(duì)象，從事材料本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、分析及研究材料結(jié)構(gòu)與性能的學(xué)科材料的定義：人類社會(huì)所能接受的、經(jīng)濟(jì)地制造有用器件的物質(zhì)材料工程：控制材料的結(jié)構(gòu)、性能、形狀材料工程的思路

1.依據(jù)工程構(gòu)件的行為，確定所需材料的性能。

2.依據(jù)性能要求，確定所需材料的結(jié)構(gòu)。

3.制定材料工藝，獲得所需材料的結(jié)構(gòu)。

4.采用必要設(shè)備，保證工藝的實(shí)施。材料的分類：金屬材料、陶瓷材料、高分子材料第3頁,共32頁，2024年2月25日，星期天材料科學(xué)技術(shù)概要金屬材料：結(jié)構(gòu)材料（力學(xué)性能）、功能材料（物理性能）材料的生產(chǎn)方法與工藝*金屬材料原料：天然礦物質(zhì)、金屬及合金工藝：火法冶金、濕法冶金、電冶金、粉末冶金、單晶生產(chǎn)產(chǎn)品：金屬及合金、單晶*陶瓷材料原料：無機(jī)化合物工藝：成型燒結(jié)、熔融固化、單晶生產(chǎn)產(chǎn)品：普通陶瓷、新型陶瓷*高分子材料原料：有機(jī)化合物工藝：高溫、高壓精餾、蒸餾、聚合反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)品：高分子材料物質(zhì)的結(jié)構(gòu)：固態(tài)（晶體、非晶體)第4頁,共32頁，2024年2月25日，星期天磁性材料分類鐵磁性物質(zhì)：如果有一種物質(zhì)具有自發(fā)磁矩，即在無外加磁場(chǎng)的情況下仍有磁矩，稱該物質(zhì)為鐵磁性物質(zhì)。常見的鐵磁性元素：Fe、Co、Ni、稀土族元素（57-70）鐵磁性物質(zhì)的特點(diǎn)：很容易磁化；磁化強(qiáng)度和外加磁場(chǎng)不是線性關(guān)系；磁化強(qiáng)度與溫度有關(guān)；當(dāng)T=Tc（居里溫度）時(shí)鐵磁性消失磁性材料的分類軟磁材料（矯頑力約0.01Oe）半硬磁材料（矯頑力0.01-10000Oe）

硬磁材料（矯頑力10000Oe以上）

--鑄造類（Al-Ni-Co鋁鎳鈷）

--鐵氧體（Br-Ferrite，Sr-Ferrite）

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稀土永磁（SmCo5、Sm2Co7、Nd2Fe14B）

--其他第5頁,共32頁，2024年2月25日，星期天磁性材料分類制約永磁材料的因素：

--原材料資源

--磁性能的優(yōu)劣

--價(jià)格高低第6頁,共32頁，2024年2月25日，星期天稀土永磁材料概況50年代末-60年代初---研發(fā)階段

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1959年BH（Max）<1

--第一代稀土永磁材料：釓鈷GdCo51966年YCo5永磁體（釔姑）：很強(qiáng)的矯頑力1967年世界上第一種稀土永磁體SmCo5（釤鈷）

Br=2.8KOe、Hcj=2.6KOe、BH(Max)=1.21967年采用粉末冶金工藝--〉SmCo5（釤鈷）

Br=5.1KOe、Hcj=3.2KOe、BH(Max)=5.11968年采用等靜壓工藝--〉SmCo5（釤鈷）

使合金更加致密

BH(Max)=18.51970年工藝成熟居里溫度高、工作溫度高1971年（PrSm）Co5

BH(Max)=23（Mm0.5Sm0.5）Co5

<混合稀土>

BH(Max)=201972年利用還原擴(kuò)散法--〉（Mo0.5Sm0.5）Co5

BH(Max)=261973年采用單晶工藝1977年小島小組（日本）Sm2Co17

BH(Max)=321983年左川真人(日本)

Nd2Fe14B

BH(Max)=36第7頁,共32頁，2024年2月25日，星期天稀土永磁材料概況第一代稀土永磁材料：1959年-1977年第二代稀土永磁材料：1977年-1983年（Sm(Co、Cu、Fe）7.2不易氧化、密度高、價(jià)格高第三代稀土永磁材料：1983年-至今（Nd2Fe14B）易氧化、優(yōu)越的產(chǎn)品性能、低成本

（Nd、Tb、Dy、Pr）2（Co、Cu、Ca、Al、Nb、Fe）14B物理性能

1Tc（居里溫度）D（密度）Sm-Co(1:5)7208.4Sm-Co(2:17)8208.4Nd-Fe-B3107.5Al-Ni-Co8007.3Fe-O-Mo4505.0第8頁,共32頁，2024年2月25日，星期天稀土永磁材料的特性、主要參數(shù)釹鐵硼稀土永磁材料溫度特性工作溫度矯頑力HcjN-x小于80度Hcj>12KOeN-xM小于100度Hcj>14KOeN-xH小于120度Hcj>17KOeN-xSH小于150度Hcj>20KOeN-xUH小于180度Hcj>25KOeN-xEH小于200度Hcj>30KOe第9頁,共32頁，2024年2月25日，星期天稀土永磁材料的特性、主要參數(shù)由外部磁場(chǎng)的強(qiáng)度與永磁材料被磁化的強(qiáng)度構(gòu)成一個(gè)閉合循環(huán)曲線。解除外部磁場(chǎng)的時(shí)候，殘留在永磁材料上的磁場(chǎng)稱為剩磁（Br）為完全去除永磁材料上的剩磁，施加的外部反向磁場(chǎng)的大小稱之為矯頑力（Hcj）第10頁,共32頁，2024年2月25日，星期天第11頁,共32頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共32頁，2024年2月25日，星期天牌號(hào)表第13頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料制造工藝稀土永磁材料的制備首先需獲得具有特定化學(xué)成分和結(jié)晶組織的合金鑄錠。NdFeB是按一定配比將金屬釹、鐵硼合金和為某種目的有意添加的金屬料加入真空感應(yīng)爐，在氬氣保護(hù)下熔煉成NdFeB合金。將熔融的合金液澆注至水冷銅模中冷卻，得到合金鑄錠。為提高磁性能，也可以對(duì)鑄錠進(jìn)行高溫等溫退火均勻化處理，以減少鑄錠中析出的阿爾法鐵，提高主磁性相Nd2Fe14B的體積分?jǐn)?shù)。第14頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料制造工藝燒結(jié)磁體的制備主要采用傳統(tǒng)的粉末冶金工藝。將鑄錠破碎至一定粒度（小于3mm），并用機(jī)械法或氫碎法（HD法）制備粗粉。然后將粗粉細(xì)磨至約5微米左右的磁粉，目前大規(guī)模生產(chǎn)采用氣流磨或攪拌磨制粉，實(shí)驗(yàn)研究采用氣流磨或小型氣流磨制粉。將磁粉在磁場(chǎng)條件下取向并壓制成型，或在等靜壓機(jī)中進(jìn)一步壓實(shí)。壓坯的燒結(jié)和回火在真空燒結(jié)爐內(nèi)于氬氣保護(hù)下進(jìn)行。用該工藝制備各項(xiàng)異性燒結(jié)磁體，其中鑄錠組織、制粉、磁場(chǎng)成型、燒結(jié)及回火等工藝的工藝參數(shù)對(duì)磁體的磁性能有十分重要的影響。燒結(jié)磁體經(jīng)過機(jī)加工與表面處理，可制成所需形狀的永磁體。第15頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料制造工藝第16頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料制造工藝NdFeB是按一定配比將金屬釹、鐵硼合金和為某種目的有意添加的金屬料加入真空感應(yīng)爐，在氬氣保護(hù)下熔煉成NdFeB合金第17頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料制造工藝氣流磨成型、壓坯第18頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料制造工藝真空燒結(jié)第19頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料制造工藝磁性能檢測(cè)第20頁,共32頁，2024年2月25日，星期天第21頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料制造工藝機(jī)械加工第22頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料制造工藝表面處理第23頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料制造工藝尺寸檢查充磁第24頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料的應(yīng)用馬達(dá)(Motor)第25頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料的應(yīng)用電子部件第26頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料的應(yīng)用CD，DVD播放器臺(tái)式電腦Notebook游戲機(jī)第27頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料的應(yīng)用揚(yáng)聲器手機(jī)震動(dòng)馬達(dá)第28頁,共32頁，2024年2月25日，星期天釹鐵硼永磁材料的應(yīng)用汽車EPS馬達(dá)雨刷器汽車ABS馬達(dá)第29頁,共32頁，2024年2月25