《金屬永磁材料生產(chǎn)工藝技術(shù)》教案

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課程名稱金屬永磁工藝教學(xué)主題金屬永磁發(fā)展歷史

第1次

授課班級(jí)材料1201授課時(shí)間授課地點(diǎn)1317

第1硼7-8節(jié)

教學(xué)目標(biāo)：

1、明確本課程的性質(zhì)和任務(wù)；

2、建立良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法；

3、了解金屬永磁的發(fā)展歷程。

教學(xué)重點(diǎn)：

1、本課程的任務(wù)和目的。

2、學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法探討。

教學(xué)設(shè)計(jì)：

1、教學(xué)組織——課堂紀(jì)律——課程性質(zhì)——課程任務(wù)——教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配

——教學(xué)要求——學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法——金屬永磁的發(fā)展歷程——布置作業(yè)

教學(xué)手段：

課堂講授提問啟發(fā)引導(dǎo)思考

教學(xué)過程

教學(xué)內(nèi)容與板書備注

-、教學(xué)組織20mins

1、清點(diǎn)學(xué)生人數(shù)3-5mins

2、課堂紀(jì)律和要求說明

10-15mins

二、教學(xué)任務(wù)和要求20-25mins

1.課程性質(zhì)5mins

2.課程任務(wù)5mins

a.明確金屬永磁的分類、特性和應(yīng)用；

b.了解金屬永磁制備的鑄造工藝；

C.掌握金屬永磁制備的燒結(jié)工藝；

d.掌握金屬永磁制備的粘結(jié)工藝；10mins

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

e.掌握NdFeB材料制備工藝技術(shù)；

3.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配

第一部分：金屬永磁概述4學(xué)時(shí)

1)金屬永磁發(fā)展歷程2學(xué)時(shí)

2)金屬永磁材料的分類、特性和應(yīng)用2學(xué)時(shí)

第二部分：AINiCo永磁合金生產(chǎn)工藝18學(xué)時(shí)

1)AINiCo鑄造工藝8學(xué)時(shí)

2)定向結(jié)晶和熱處理工藝8學(xué)時(shí)

3)AINiCo燒結(jié)工藝2學(xué)時(shí)

第三部分：稀土鉆永磁工藝16學(xué)時(shí)

1)稀土永磁材料4學(xué)時(shí)

2)RCo5生產(chǎn)工藝8學(xué)時(shí)

3)R2coi7生產(chǎn)工藝4學(xué)時(shí)

第四部分：NdFeB永磁制造工藝32學(xué)時(shí)

第五部分：金屬永磁粘結(jié)工藝6

總復(fù)習(xí)4學(xué)時(shí)

考試2學(xué)時(shí)

合計(jì)80學(xué)時(shí)10-15mins

三、教學(xué)要求：

通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生比較全面系統(tǒng)地了解金屬永磁的發(fā)展歷程，

金屬永磁的分類、特性和應(yīng)用，金屬永磁的制造工藝技術(shù)，彩鉆永磁制造工

藝技術(shù)和NdFeB永磁制造工藝技術(shù)。培養(yǎng)和提高金屬永磁生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工藝技

術(shù)認(rèn)識(shí)和控制的實(shí)踐操作能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事金屬永磁材料生產(chǎn)工藝管

理、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理等級(jí)工作打下基礎(chǔ)，促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展。

主要參考文獻(xiàn)

必讀書目

[1]電子元器件專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)教材編寫組.永磁合金工藝.北京：電子工

業(yè)出版社，1984.

[2]劉學(xué)芬、馬達(dá).稀土永磁材料工藝技術(shù).北京：工信部磁性材料及器

件情報(bào)網(wǎng)，2011.3.

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

期刊

L1］磁性材料及器件.四川、綿陽.

［2］磁性材料行業(yè)快訊.綿陽

網(wǎng)站

［1］磁性材料與器件.

四、學(xué)習(xí)方法

20mins

1)強(qiáng)化和改進(jìn)個(gè)人學(xué)習(xí)方法和習(xí)慣。

2)廣泛閱讀。

3)多觀察、多思考、多領(lǐng)悟。

4)結(jié)合個(gè)人職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，多積累。

五、金屬永磁發(fā)展歷程

1、磁鐵石5mins

磁石吸鐵，司南、羅盤；

馬氏體的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用

碳鋼：1880前,(BH)max約0.2G.0；(0.95T)；

鋁鋼；1873年，(1.05T)；

鋁鋼：1885年,(0.9T)；

鉆鋼：1916年，2600e;

2>AlNiCo永磁體

AlNiFe,1931年；

AlNiCo,1934年；

磁場(chǎng)熱處理，1938年；

1931-1940年，鐵鴇鉆、鐵鑰鉆、鐵鋼合金;

1945年，鋁鋼,2000e,替代部分格鋼和鉆鋼；

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

1960年，AlNiCo5柱狀晶;

1962年，AlNiCo8（含鈦高鉆），1966年，荷蘭，13.4MG.0；1970,蘇聯(lián),

12.6MG.0,1971年，中國(guó),13.5MG.0；

燒結(jié)工藝:體積小、尺寸精度高、批量大、節(jié)約原料,西德，AlNiCo8,7800Gs、

18500e、5.2MG.0；中國(guó)，AlNiCo8,7000-8000Gs、1290T4500e、

3.5-4.5MG.0

3、FeCrCo系永磁合金——鑄造及熱處理工藝

FeCrCo系永磁合金，永磁特性與AlNiCo系相近，但延展性突出，通過磁

場(chǎng)熱處理，達(dá)到目的各向異性和高磁能；1971年，日本東北大學(xué)教授金子

秀夫和本間基文等人著眼于永磁合金中調(diào)幅分解的作用，通過添加Co和

Mo來促進(jìn)FeCr系a相的兩相分離反應(yīng)。他們將合金熔煉后于1300℃保溫

30min并淬火，接著進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理，最后分級(jí)回火，發(fā)現(xiàn)磁體的磁能積

（BH）max超過24kJ/m3,從而成功地研制出了含Co23%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的具

有永磁性能的FeCrCo合金。

1979年，日本報(bào)導(dǎo),15%Co-22%CrT.5%Ti-Fe等軸晶15600Gs、6470e、

8.3MG.0；15%Co-24%Cr-3%Mo-1%Ti-Fe柱狀晶15300Gs、8370e、9.5M

G.0；1980年，變形時(shí)效工藝，Cr-Co-Cu-Fe,CoT6%時(shí)可達(dá)8MG.0

Co-23%時(shí)可達(dá)10MG.0；

發(fā)展方向：-低鉆,Co-2.5%時(shí)可達(dá)4.2MG.0,Co-5%時(shí)可達(dá)4.4MG.0,

Co-9%時(shí)可達(dá)6.2MG.0o

4、稀土永磁

1950年代，稀土元素（La、Ce>Pr^Sm）+過渡族金屬（Fe、Co>Ni）=金屬

間化合物

第一代稀土永磁：

RCo5：Sm05Pr^5Co5ySm05Pr05Ce（.Co>Cu、Fe）5,高居里點(diǎn)（720℃）>高各

向異性（G=（15?19）x103七/疝、”.=31840—/“）、高飽和磁化強(qiáng)度、

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

高磁能積(理論值(BH)max=244.9V/m3)。

第二代稀土永磁：

R2coi7、SmiCotixSm,(Co、Cu、Fe、￡r)17(2：17型)

高居里點(diǎn)(850℃)、高小(1990?2388M/zn)、高磁能積

((8H)max=190?233心/血D(理論值(8”)11^=477心/用3)、高穩(wěn)定性

(asr=-0.03%/°C)>寬工作溫度(350"-60℃)o

5、NdFeB永磁(第的三代稀土永磁)

1983年，日本金子秀夫宣稱，住友金屬已研制出NdFeB,具有高剩磁、

高矯頑力、高能積(理論值(6〃)max=525以/〃/)。

6、新型R-T-M金屬間化合物

稀土(R)與過渡金屬⑴和第三組元(M)所組成的磁性化合物，具有結(jié)構(gòu)與磁性

的多樣性，研究R-T-M化合物的成相規(guī)律、以及結(jié)構(gòu)與性能的相互關(guān)系等，對(duì)于探

索新型稀土磁性材料，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和學(xué)術(shù)意義。在NdFeB之后，在新

型稀土磁性材料研究和開發(fā)工作方面：已成功地開發(fā)出SmFeN2：17型粘結(jié)磁體；

北京大學(xué)的楊應(yīng)昌院士課題組成功地研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型1：12NdFeN

粘結(jié)磁體；中科院物理所磁學(xué)實(shí)驗(yàn)室在新型3：29型Nd-(Fe,M)小金ifl究方

而避虺院捌坪。近侏由于SmCo1：7型稀土化合物具有成為新型高溫磁性材

料的潛在應(yīng)用，從而成為國(guó)際的研究熱點(diǎn)之一。但是，由于SmCo7,基化合物是亞

穩(wěn)相，而且其合成及性能強(qiáng)烈依賴于合成的方式(電弧熔煉、初撼合金化、球磨甩帶

等)、熱處理?xiàng)l件以及第三組^的替代。鋼鐵研究總院近兒年成功地合成17個(gè)新型1：

7型的稀土合金化合物，并確定了其晶體結(jié)構(gòu)。

SmCo7-xMx(M=Cu,Ga,Si,Hf,Ag)及SmCo6.8-xCuxHfO.2和

SmCo6.8-xFexHfO.2PrCo7-xMx(M=Cu,Hf)及

PrCo6.8-xCuxHfO.2NdCo7-xCux,Ndl-xYxCo6.8ZrO.2和

Ndl-xYxCo6.86HfO.14TbCo7-xMx(M=Ga,Zn,Cr,Cu)

其中具有應(yīng)用前景的是：6個(gè)Sm鄲1：7型化合物。它們具有單軸磁晶各向異

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教學(xué)內(nèi)容與板書備

注

性、高磁晶各向異性場(chǎng)(HA=15.9X106?27.lX106A/m)、高比飽和磁化強(qiáng)度

(6s>100Am2/kg)和高居里溫度(Tc>800℃)

,這些都使這類化合物具有成為新型高溫磁體的潛在的應(yīng)用性，為未來的新型金屬磁性材料

奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(BK)ti

NGOe

課

后

小

結(jié)

作業(yè)

布置

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課程名稱金屬永磁工藝教學(xué)主題金屬永磁材料的分類、特性和應(yīng)用

第賓;:節(jié)授課地點(diǎn)

授課班級(jí)材料1201授課時(shí)間

教學(xué)目標(biāo)：

1、明確永磁材料分類；

2、掌握永磁材料的特性；

3、了解永磁材料的應(yīng)用。

職業(yè)技能教學(xué)點(diǎn)：

1、材料特性；

2、材料應(yīng)用。

教學(xué)設(shè)計(jì)：

教學(xué)組織——提出問題——引導(dǎo)討論——要點(diǎn)講解——課內(nèi)小結(jié)——布置作業(yè)

教學(xué)手段：

課堂講授提問啟發(fā)引導(dǎo)思考

教學(xué)過程

教學(xué)內(nèi)容與板書備注

清點(diǎn)人數(shù)

教學(xué)組織

復(fù)習(xí)上次課程內(nèi)容：

金屬永磁發(fā)展歷程

一、永磁材料及元件產(chǎn)品的基本特性和主要磁性參數(shù)

1、主要磁特性參數(shù)

⑴Br高；

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

⑵、HCB局；

⑶、HCJ高

⑷、（BH）max大;

⑸、退磁曲線的凸起系數(shù)丫趨于1（一般為0.93左右）；

⑹、回復(fù)磁導(dǎo)率Urec趨于零；

⑺、穩(wěn)定性好。

包括溫度穩(wěn)定性（溫度系數(shù)?。?、磁場(chǎng)穩(wěn)定性（抗干擾）、時(shí)間穩(wěn)定性

（老化或時(shí)效要小）等。

2、最佳工作點(diǎn)選擇

永磁體選用在最佳工作點(diǎn)，即最大磁能積（BH）max的D點(diǎn)附近。

進(jìn)行磁路設(shè)計(jì)應(yīng)用，充分有效利用磁能。

3、經(jīng)濟(jì)性好。

即原材料來源廣、工藝較簡(jiǎn)單、價(jià)廉物美（即性能/價(jià)格比高）。

4、作為優(yōu)異永磁材料的先天條件是：

⑴飽和磁化強(qiáng)度Ms要高（Br的理論值，Br最大約為Ms）；

⑵磁晶各向異性耍大（以適于磁場(chǎng)取向）；

⑶居里點(diǎn)要高。

⑴、⑵兩項(xiàng)決定了材料可能具有高的Br、HCB、HCJ、（BH）max，⑶項(xiàng)

決定了材料具有的穩(wěn)定性和工作溫度范圍。

二、永磁材料的分類

永磁材料按成分可分為二大類

1.鐵氧體永磁

2.金屬永磁

就產(chǎn)量而言，鐵氧體永磁比重最大，全球產(chǎn)量已達(dá)100萬噸以上，比

重占到70-80%；其中60-70%由中國(guó)大陸生產(chǎn)。

但由于磁性能的優(yōu)勢(shì)，特別是應(yīng)用上小型化、輕量化的優(yōu)勢(shì)，永磁合

金特別是稀土永磁得到了高度的重視和更加廣泛的應(yīng)用。

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

三、金屬永磁材料的分類

金屬永磁材料種類很多，分類方法也多種多樣。例如：依照材料成分

分類時(shí)，可以分為碳鋼、鋁鍥鉆系永磁合金、稀土鉆永磁等；依照工藝分

類時(shí)，可分為鑄造型永磁合金、燒結(jié)金屬永磁（粉末冶金法）、熱變形永磁、

粘結(jié)型永磁等；依照機(jī)械性能分類時(shí)，可分為鑄造型永磁和可加工永磁；

依照矯頑力機(jī)理分類，可分為應(yīng)力型永磁、單疇型永磁、成核型永磁、釘

扎型永磁等。

永磁材料和其它磁性材料性能指標(biāo)最主要的區(qū)別是矯頑力高，它是獲

得永磁特性的主要原因，通常是依據(jù)高矯頑力的機(jī)理和金屬學(xué)原理來分類

較為合適，可分為以下兒類：

1、淬火硬化型磁鋼

這一類包括碳鋼、鶴鋼、格鋼、鉆鋼、鋁鋼等。其矯頑力主要是通過

高溫淬火，鋼中的奧氏體（Y-Fe非磁性相）轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體（a-Fe磁性相）

并彌散殘留在馬氏體中產(chǎn)生應(yīng)力造成的。

其矯頑力和磁能積都不高：Br=0.65~1.2T（6~L2kGs）,HCB=3.98~

3

22.3kA/m（50-280Oe）,（BH）max=1.59~7.96kJ/m（0.2?IMGOe）

且穩(wěn)定性差，現(xiàn)已基本不用。

2、析出硬化型磁鋼

又稱沉淀硬化型磁鋼，包括Al-Ni-Fe和Al-Ni-Co系永磁合金。其矯

頑力是在合金冷卻過程中獲得的。通過失穩(wěn)分解沉淀（析出）近似單疇大

小的伸長(zhǎng)形磁性相（a1相）彌散分布于弱磁性相（a2相）中。利用磁性

相的形狀各向異性，其反磁化依靠磁矩的非均勻轉(zhuǎn)動(dòng)。由于磁性相很多都

超過單疇尺寸，也不排除通過反磁化疇成核、長(zhǎng)大的壁移過程類獲得高矯

頑力。

3、時(shí)效硬化型金屬永磁

這類合金的高矯頑力是通過高溫淬火后時(shí)效（回火）處理，或塑性變

形后再時(shí)效處理而獲得的。合金在時(shí)效處理的過程中發(fā)生失穩(wěn)分解，析出

近似單疇的磁性相，彌散分布于弱磁或非磁性相中。反磁化主要通過成核

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

長(zhǎng)大過程。若合金只由高溫淬火或慢冷而不進(jìn)行時(shí)效處理，都不能獲得永磁

特性。這類合金包括除單相（單合金）型RCo5合金以外的所有稀土鉆永磁

合金和可加工永磁合金，如：鐵鑰鉆合金、鐵鉆專凡合金、銅銀鉆合金、鐵格

鉆合金等。

4、有序硬化型永磁合金

這類有：銀鎰鋁合金、伯鐵合金、柏鉆合金、鎰鋁碳合金等。這些也

屬可加工金屬永磁，它們?cè)诟邷叵绿幱跓o序狀態(tài)，經(jīng)淬火以后回火時(shí)，由無

序相中析出彌散狀態(tài)的磁性有序相，從而獲得高矯頑力。

5、單疇微粉型永磁合金

這類包括球形的或針狀的微鐵粉和微鉆粉，以及鎰秘合金、鎰鋁合金

微粉等。在一定條件下磁場(chǎng)取向成型。微粉尺寸一般為0.01~1um,反磁

化主要利用單疇磁矩的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)該He。目前，其磁能積比理論值低得多

（1/10-3/10）,僅39.8kJ/n?（5MGOe）o

四、永磁材料綜合特性對(duì)比

結(jié)合見附件一講解。

五、永磁材料應(yīng)用

教學(xué)方法：結(jié)合材料性能特點(diǎn)，說明其應(yīng)用。

課內(nèi)小結(jié)：

1）永磁材料的分類；

2）永磁材料的特性；

3）永磁材料的應(yīng)用。

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教學(xué)內(nèi)容與板書注

電子點(diǎn)火系統(tǒng)、電度表、伏安表、

AlNiCo園療儀常、工業(yè)電機(jī)、磁力簧片

開）.公山機(jī)..平動(dòng)「口.6動(dòng)

金

?貨機(jī)

電聲電訊器件、電機(jī)、測(cè)量?jī)x表、陀螺、電子鐘表、

微波料件、磁力機(jī)械、傳感器及其它動(dòng)態(tài)磁路中。

屬

S:電聲音響占32%,磁化器占21%,電機(jī)和傳感

器占3%,磁聯(lián)軸及磁選機(jī)占9%.音圈

永

永Z:計(jì)算機(jī)占62%,電子工業(yè)占7%,辦公室自動(dòng)化

磁

磁a。/-70,C70,：1.Q。/一

航空儀表，船始儀式.汽車儀衣.磁羅徑.石油測(cè)井儀，液

材位指示器fi.號(hào)發(fā)生器,防盜器，計(jì)數(shù)器,繡花機(jī)，助聽?器

料

鐵電聲電訊器件、

氧電機(jī)、

體微波器件、

永磁力機(jī)械等

磁

課

后

小

結(jié)

請(qǐng)分別寫出第一代至第四代稀土鉆永磁的符號(hào)。

作業(yè)1.

2、金屬永磁元件產(chǎn)品的主要磁性參數(shù)是什么？

布置

3、按照矯頑力機(jī)理及金屬學(xué)理論，金屬永磁可分為哪些類型?

永磁材料綜合性能對(duì)比

性能鑄造AlNiCoRC05R2col7NdFeBFeCrCo

典型成分8-12%Al,15-22%Ni,562-63%Co,38-37Sm(質(zhì)Sm(Coo.69Fe0.2Cuo.iZrNd13.5(Fe,M)yB6.].7.oNd4-i3(Fe,M)yB6.-2o33Cr-16Co-2Si-

-24%Co,3-6%Cu(質(zhì)量分?jǐn)?shù))o.oi)7.2(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

量分?jǐn)?shù))

Br/T1.3(0.53~1.35)0.9-1.01.0-1.31.15(0.9-1.5)0.6-1.11.29

Hcj/kA/m60(50-160)1100-1540500-2388960-2880800-210070.4

(BH)max/kJ/m3(9-56)117-1799(244.9)230-477280-400(525)56-16064.2

退磁曲線彎曲直線直線（高溫下彎曲）直線

d/g/cm37.38.1-8.48.1~8.57.5(7.4~7.6)8.1

TBr/%/K-0.02-0.03-0.03-0.12

Tc/850750840-870310-410310500-600

TMAX520-550250350150140

抗腐蝕性強(qiáng)強(qiáng)易氧化

加工性少量磨削、電火花加少量電火花加工

工

價(jià)格中等很高高很高

應(yīng)用儀器儀表類溫度穩(wěn)高性能、高溫、高溫度穩(wěn)定性、不特別計(jì)較高性能、體積要求高溫度不高場(chǎng)合

定性要求極高場(chǎng)合價(jià)格場(chǎng)合

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課程名稱金屬永磁工藝教學(xué)主題AlNiCo鑄造工藝

第5次

授課班級(jí)材料1201授課時(shí)間授課地點(diǎn)

第10朋匚節(jié)

教學(xué)目標(biāo)：

1.掌握AlNiCo永磁材料的特性和應(yīng)用要求；

2.掌握鑄造工藝流程；

3.了解造型工藝。

職業(yè)技能教學(xué)點(diǎn)：

1、AlNiCo材料特性；

2、鑄造工藝。

教學(xué)直點(diǎn)：

1.AlNiCo材料特性；

2、鑄造工藝流程。

教學(xué)難點(diǎn)：

鑄造工藝流程

教學(xué)設(shè)計(jì)：

教學(xué)組織——回顧上次內(nèi)容——提問——總結(jié)——講授一小結(jié)一作業(yè)布置

數(shù)學(xué)手段：

啟發(fā)式提問，課堂講授，歸納總結(jié)。

教學(xué)過程

教學(xué)內(nèi)容與板書備注

教學(xué)組織

1.清點(diǎn)人數(shù)

2.課堂紀(jì)律要求

復(fù)習(xí)上次課的內(nèi)容：

1、永磁材料的分類；

2、永磁材料的特性；

3、永磁材料的應(yīng)用。

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

新課教學(xué)：

一、AlNiCo永磁材料的特性

鋁銀鉆永磁材料是最早廣泛使用的一種永磁材料，其制備工藝和技術(shù)比

較成熟。國(guó)內(nèi)外鋁銀鉆永磁材料的制備工藝和性能水平基本相當(dāng)，由于其特

殊性能和在儀器儀表中習(xí)慣使用，目前日本、美國(guó)、歐洲、俄羅斯、中國(guó)都

有工廠生產(chǎn)。日立金屬公司是全球生產(chǎn)鋁銀鉆永磁材料的代表。在國(guó)內(nèi)、機(jī)

械、儀表和航空航天部門的研究單位和工廠為了自身的需要都自己配套生

產(chǎn):，但規(guī)模較小。國(guó)內(nèi)重要生產(chǎn)廠家代表是杭州永磁集團(tuán)有限公司，其產(chǎn)量

目前在國(guó)內(nèi)數(shù)第一，年生產(chǎn)能力達(dá)3000噸。下表是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鋁銀鉆永磁

材料常用牌號(hào)和主要磁性能。

表2-1鋁鍥鉆永磁材料牌號(hào)及其主要磁性能

(Mm

牌號(hào)/a殳必

%(kA/m)(kJ/M)(%/-C)

LN100.6036106.CT7.0

-0.022

LNG130.6848136.0~6.7

LNG321.2044323.5%.8

-0.016

LNG32H1.1056323.2~4.5

LNGT320.8010032

-0.0202.4?3.6

LNGT400.7241040

LNG521.3056522.4?3.6

-0.016

LNG601.3560602.4?3.6

LNGT560.9510456-0.02?-

2.4?3.6

LNGT700.90145700.025

LNGT721.05111722.0"3.2

LNGT851.08120852.CT3.0

-0.Q2?-

LNGS90.53596.0飛.7

0.025

LNGS251.054625

3.2?4.3

LNGTS280.79528

注：L代表鋁，N代表銀，G代表鉆，T代表鈦，S代表燒結(jié)

鋁銀鉆永磁材料的顯著特點(diǎn)是：

①溫度系數(shù)小，剩磁可逆溫度系數(shù)aBr僅為-0.02%/℃左右，矯頑力可

逆溫度系數(shù)為+0.015%/℃左右；

②極好的抗腐蝕性能力；

③居里溫度高達(dá)860°C,適用溫度可達(dá)550

應(yīng)用場(chǎng)合：儀器儀表、電機(jī)類等要求溫度穩(wěn)定性高的永磁器件中，特別

適合于魚雷、導(dǎo)彈、飛機(jī)等武器裝備和衛(wèi)星等航天器。

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

應(yīng)用特點(diǎn)：剩余磁通密度較高，最高可達(dá)1.35T,內(nèi)稟矯頑力很低，通常

小于160kA/m,退磁曲線非線性，回復(fù)線與退磁曲線不重合，使用前，穩(wěn)

磁處理。

使用過程中禁止與鐵磁性物接觸，以免造成局部的不可逆退磁或磁通密度

分布的畸變。

為加強(qiáng)抗退磁能力，永磁磁極面往往設(shè)計(jì)成長(zhǎng)柱體或長(zhǎng)棒形。

機(jī)械強(qiáng)度低，硬度高，易脆，可加工性較差，不宜作結(jié)構(gòu)件來設(shè)計(jì)，加工

時(shí)僅少量磨削加工或電火花加工，不能采用鍛造和其它機(jī)械加工。

二、鑄造工藝流程

析出硬化型永磁材料，包括：AlNiFe系永磁合金和AlNiCo系永磁合

金。從制造工藝上又可分為鑄造型和燒結(jié)型磁鋼，鑄造工藝：就是將熔融

金屬熔液，澆入具有一定形狀的空腔，待其凝固后獲得金屬鑄件的生產(chǎn)方

法。其工藝流程框圖如圖2-1所示：

患

加

工

圖2-1鑄造型磁鋼的工藝流程

教學(xué)方法：

1、簡(jiǎn)述鑄造工藝特點(diǎn)、應(yīng)用；

2、與燒結(jié)工藝對(duì)比。

三、造型工藝

1、造型

造型就是根據(jù)零件的形狀和尺寸，采用不同的材料和方法，制成符合

要求的鑄型的工藝過程。

2、造型方法：

造型方法較多，目前常采用的有普通砂型造型、鋁磯土砂型造型、吠

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

喃樹脂砂型造型、油砂造型、熔模精密造型等。

3、型砂的特性

①、可塑性：型砂的可塑性越好，型腔的印痕越清晰，獲得鑄件的尺寸

越精準(zhǔn)，并有利于起模和修型。

②、強(qiáng)度：在造型、運(yùn)輸、合箱和澆鑄等工序操作過程中砂型會(huì)受到震

動(dòng)、碰撞外、澆鑄時(shí)還受到高溫金屬液體的壓力和沖擊力。強(qiáng)度不夠，鑄件

會(huì)產(chǎn)生掉砂、脹砂、變形和外形不完整等缺陷。采用粒度細(xì)小、有較大分布

并增加粘結(jié)劑含量、提高砂型緊實(shí)度等均可提高強(qiáng)度。

③、透氣性：透氣能力可保證金屬液體澆入時(shí)，水蒸氣、氣體迅速地向

外逸出，否則，會(huì)導(dǎo)致鑄件形狀不完整或出現(xiàn)氣孔等缺陷。

④、耐火性：為了保證型砂在高溫下不軟化、不燒結(jié)、不熔化，型砂須

具有較高的耐火度。否則，會(huì)導(dǎo)致鑄件表面粘砂、外形尺寸不準(zhǔn)、表面光潔

度差、難加工等。

⑤、退讓性：也稱壓潰性。金屬鑄件在凝固和冷卻過程中產(chǎn)生收縮，鑄

型應(yīng)相應(yīng)地變形、退讓，不阻礙鑄件收縮否則，會(huì)導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，嚴(yán)

重時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋。

⑥、耐用性：也稱復(fù)用性。

4、造型工序流程圖2-3

5、造型材料

造型型砂：砂+粘結(jié)劑+固化劑

砂：普通型砂、鋁磯土型砂、吠喃樹脂型砂、油砂等。

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

普通型砂：石英質(zhì)（S1O2+泥土+Na10/KiO/CaO/MgO/FeiOi/FeS）、

非石英質(zhì)（礦物原砂）：高鋁鈕土、剛玉砂。

粘土：（機(jī)4/2。3."5，。2.》“2。）普通粘土、膨潤(rùn)土。

6、型砂制備：

原材料檢驗(yàn)和準(zhǔn)備；

型砂混制和處理；混制：輪碾式混砂機(jī)；處理；調(diào)勻+松砂

型砂的檢驗(yàn)。

7、砂型制造和烘干

砂型制造：手工+機(jī)器造型；

烘干；提高透氣性和強(qiáng)度，溫度和速度。

課內(nèi)小結(jié)：

1.AlNiCo永磁材料的特性和應(yīng)用要求；

2.鑄造工藝流程；

3.造型工藝。

課

后

小

結(jié)

作業(yè)

布置

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課程名稱金屬永磁工藝教學(xué)主題鑄造永磁的原料

授課班級(jí)材料1201授課時(shí)間第10崛1^8節(jié)授課地點(diǎn)

教學(xué)目標(biāo)：

1.掌握鑄造永磁原料名稱、成分和供應(yīng)形式；

2.了解鑄造永磁原料雜質(zhì)對(duì)材料性能的影響及含量控制。

職業(yè)技能教學(xué)點(diǎn)：

1.原料名稱、成分和供應(yīng)形式

2.雜質(zhì)影響及含量控制

教學(xué)設(shè)計(jì)：

教學(xué)組織——回顧上次內(nèi)容——提問——總結(jié)——講授一小結(jié)一作業(yè)布置

數(shù)學(xué)手段：

啟發(fā)式提問，課堂講授，歸納總結(jié)。

教學(xué)過程

教學(xué)內(nèi)容與板書備注

教學(xué)組織

清點(diǎn)人數(shù)

課堂紀(jì)律要求

復(fù)習(xí)上次課的內(nèi)容：

1、鑄造工藝流程；

2、鑄造工藝工序。

新課教學(xué)：

—■、AlNiCo系永磁和原料

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

AlNiCo系永磁,AlNiCo2、AlNiCo5和AlNiCo8等合金系。這些合金中。

A1含量和Ni含量基本保持不變，而Co含量逐漸增加，分別為13%、24%和

34%左右。其中AlNiCo5具有較高的Br值，該值可達(dá)1.3T.45T,應(yīng)用最為

廣泛，其次為具有高磁能積的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異性，提高矯頑力。

從上面可以看出，AlNiCo系永磁的原料包括Al、Ni、Co等金屬元素和

添加劑。

二、雜質(zhì)含量對(duì)材料性能的影響

1、常見雜質(zhì)：

C、Si、Mn、P、S等是常見的一些雜質(zhì)，一定的含量有助于提高材

料性能，但過高、過低時(shí)會(huì)妨礙材料特性。

2、C的影響

C來源于原材料或酸性爐襯，控制要求是：一般情況下，含量不超過0.03%o

原因是：

1）C+Fe-Fe3c2,會(huì)消耗了原料中的Fe,減少a相（富Fe強(qiáng)磁性相）

的相對(duì)含量，使Br下降。

2）C在高溫（尤其在1000-1100℃）下，能促進(jìn)丫相的產(chǎn)生，而丫相對(duì)

磁性能有害。具有面心立方結(jié)構(gòu)的丫相富Fe（或Fe、Co）,如果出現(xiàn)

丫相，則將會(huì)使a相含F(xiàn)e和C。的量降低，以致改變a相，分解形成a

i+a2相,導(dǎo)致磁性能惡化。

改進(jìn)方法：

1）加入一定量的強(qiáng)碳化物形成元素（如Ti、Zr、Nb、等），可以

使材料的高溫分解變得遲緩，一定程度地清除C的有害影響。

2）使一定量的C與S配合添加，比單獨(dú)添加S更能促進(jìn)高鈦

AlNiCo材料柱狀晶的形成。

2、Si的影響

Si主要來源于回收料中的砂土和酸性母期的爐襯。其含量一般限制

在0.15%以下，過高會(huì)導(dǎo)致磁性能下降。

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

熔煉過程中，3SiOi+4Al->2AliO3+3Si,反應(yīng)的結(jié)果，一方面使4燒

損變成42。3,4/2。3可能成為材料的夾雜物而產(chǎn)生不利影響；另一方面，被

還原出的Si將進(jìn)入材料中去。因此，在熔化后期加4,不僅是為了減少被

氧化，也為了避免4與酸性爐襯長(zhǎng)時(shí)間接觸而起化學(xué)反應(yīng)。

Sz?可使合金凝固溫度下降，促進(jìn)LNG5定向結(jié)晶柱狀晶的形成;在LNG5

中加入不大于l%Si時(shí)，可抑制丫相的的析出從而降低熱處理的臨界冷卻速

度，這對(duì)于大型磁鋼的熱處理有重要意義。

4、Mn

一般認(rèn)為，Mn含量達(dá)0.35-0.4%對(duì)合金磁性能沒有顯著影響。

5、P

0.05%以下的P含量對(duì)合金的磁性能沒有顯著影響。

6、S

不大于0.3%的S含量對(duì)合金磁性能不但沒有影響，還可以改善磁鋼的磨

削性能；在LNG定向結(jié)晶合金中加入S可促進(jìn)柱狀晶的形成。

三、鑄造永磁原料及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1、工業(yè)純鐵

一般DT1和DT2牌號(hào)，其化學(xué)成分見表：2T

表2-1工業(yè)純鐵化學(xué)成分(YB200-75)

牌號(hào)雜質(zhì)含量不大于

CSiMnPSNcCu

ir

DT10.040.030.100.0150.030.200.100.15

DT20.0250.020.0350.0150.0250.200.100.15

2-2工業(yè)純鐵化學(xué)成分(GB/T9971-2004)

牌號(hào)雜質(zhì)含量不大于(為)

CSiMnPSNiCrc

u

YT1F0.040.030.100.0150.0250.200.100.15

YT2F0.0250.020.0350.0150.0200.200.100.15

工業(yè)純鐵以熱軋棒材供應(yīng)，直徑12-25mm,長(zhǎng)度70-100mm；要求材料表

面清潔無氧化皮、裂紋、夾層等，使用前.，應(yīng)除去油污并保持干燥。

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

2、Ni

形狀：70X70mm或重量小于150克陰極銀板、小銀錠、銀豆。表面

潔凈、無雜質(zhì)油污?；瘜W(xué)成分見表2-3。

表2-3鍥的化學(xué)成分

牌號(hào)Ni+CoCo雜質(zhì)含量不大于（％）

%>%<CSiMnPsCu

Ni-0199.990.0050.0050.0010.0010.0010.0010.001

Ni-199.90.100.010.0020.0010.0010.02

Ni-299.50.150.020.0030.0030.04

3、鉆

其供應(yīng)形式和表面要求同銀。化學(xué)成分見表2-4。

表2-4鉆化學(xué)成分

牌號(hào)Co%雜質(zhì)含量不大于（％）

>CSiMnSCuFe

Co-199.980.0050.0010.0010.0010.0010.003

Co-299.250.030.0020.070.0040.040.02

4、鋁

供應(yīng)形式為用鋁錠制成40X40X40mm或直徑40X40mm小錠或圓

柱。其化學(xué)成分見表2-5。

表2-5鋁化學(xué)成分（工業(yè)純鋁）

牌號(hào)Al%雜質(zhì)含量不大于（％）

>FeSiFe+SiCu總量

一號(hào)99.70.160.160.260.010.3

二號(hào)99.60.250.200.360.010.4

三號(hào)99.50.300.300.450.050.5

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

5、銅

其供應(yīng)形式和表面要求同銀?；瘜W(xué)成分見表2-6。

表2-6銅化學(xué)成分

牌號(hào)Cu%雜質(zhì)含量不大于（％）

>BiSbAsFeNiPb

Cu-199.950.0020.0020.0020.0050.0020.005

Cu-299.90.0020.0020.0020.0050.0020.005

Cu-399.70.0020.0050.0100.050.20.01

6、鈦

供應(yīng)形式：海綿鈦，每塊重量不大于50克，要求表面不得有氧化物和

夾雜物?；瘜W(xué)成分見表2-7。

表2-7鈦的化學(xué)成分

牌號(hào)Ti%雜質(zhì)含量不大于（％）

>FeSiCNCl

HTi-199.970.100.030.030.030.06

HTi-299.80.300.150.060.040.08

課

后

小

結(jié)

作

業(yè)

置

布

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課程名稱金屬永磁工藝教學(xué)主題配料計(jì)算

第%次節(jié)授課地點(diǎn)

授課班級(jí)材料1201授課時(shí)間

教學(xué)目標(biāo)：

1、了解鋁鍥鉆永磁材料牌號(hào)、配方；

2、掌握配方計(jì)算方法。

職業(yè)技能教學(xué)點(diǎn)：

1、材料牌號(hào)

2、配方計(jì)算

教學(xué)設(shè)計(jì)：

教學(xué)組織——回顧上次內(nèi)容——提問——總結(jié)——講授一小結(jié)一作業(yè)布置

數(shù)學(xué)手段：

啟發(fā)式提問，課堂講授，歸納總結(jié)。

教學(xué)過程

教學(xué)內(nèi)容與板書備注

教學(xué)組織

清點(diǎn)人數(shù)

課堂紀(jì)律要求

復(fù)習(xí)上次課的內(nèi)容：

1、鑄造工藝流程；

2、鑄造工藝工序。

新課教學(xué)：

一、配方：

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教學(xué)內(nèi)容與板書備注

1、配方的作用

2、配方的表達(dá)形式

二、配料計(jì)算

1、計(jì)算依據(jù)：(結(jié)合永磁鐵氧體材料配方計(jì)算講解)

1)配方；

2)原料的純度；

3)爐料總重量；

4)回爐料的加入量；

5)回爐料的成分；

6)元素在熔煉中的燒損。

2、燒損處理：

熔煉中，鋁的燒損最大，約為7-10%,計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮鋁的燒損量；

鉆、鍥燒損約為0.5-1%,一般不計(jì)算燒損，必要時(shí)、酌情考慮。

3、計(jì)算方法：

例：A：全部采用新材料。

磁鋼LNG40：M