试谈稀土永磁材料的性能和结构

1、2.3 稀土永磁材料的性能与结构稀土永磁材料的性能与结构一、稀土永磁材料的类型一、稀土永磁材料的类型1. 种类种类RECo永磁（永磁（ Co 基永磁）基永磁） 第一代：第一代：1：5型型SmCo合金合金 第二代：第二代：2：17型型SmCo合金合金REFeB系永磁（铁基稀土永磁系永磁（铁基稀土永磁） 第三代：第三代：NdFeB合金合金 第四代：第四代：Sm-Fe-N合金合金 磁性能最高的磁性能最高的NdFeB被称为被称为“永磁王永磁王”，它，它的磁能积约为的磁能积约为199400KJ/m3。在日本实验室已。在日本实验室已经达到经达到540KJ/m3。 钕铁硼不含贵重金属，原料易得、价格便宜。钕

2、铁硼不含贵重金属，原料易得、价格便宜。 广泛应用于能源、交通、机械、医疗、计算机、广泛应用于能源、交通、机械、医疗、计算机、家电等领域。家电等领域。但中国但中国NdFeB产业仍未形成规模化经营，产品多产业仍未形成规模化经营，产品多为为中低档产品中低档产品，磁能积一般较小，因而多用于音响，磁能积一般较小，因而多用于音响器材、磁化器、磁选机等中低档领域；而日本器材、磁化器、磁选机等中低档领域；而日本NdFeB生产只集中于几个大厂，其产品多为磁能生产只集中于几个大厂，其产品多为磁能积较高的产品，多用于计算机积较高的产品，多用于计算机VCM、新型电机、新型电机、MRI等高技术领域。等高技术领域。中国中

3、国NdFeB产业只有实现规模化、产业集团化、产业只有实现规模化、产业集团化、产品质量高性能化，才能在国际竞争中立于不败之产品质量高性能化，才能在国际竞争中立于不败之地，并带动稀土产业的发展。地，并带动稀土产业的发展。工艺和特性上分类工艺和特性上分类1. 烧结磁体（高磁性，高密度）烧结磁体（高磁性，高密度）2. 粘结磁体（低磁性，低密度）粘结磁体（低磁性，低密度）3. 热压磁体（中等磁体，高密度）热压磁体（中等磁体，高密度）4. 热变形压磁体（高磁性，高密度）热变形压磁体（高磁性，高密度）5. 热轧磁体（中高磁性，高密度）热轧磁体（中高磁性，高密度）制备方法工艺分类制备方法工艺分类 1.粉末冶金

4、烧结工艺制备的烧结磁体粉末冶金烧结工艺制备的烧结磁体 2.还原扩散制粉或氢碎处理粉末工艺制备的烧结磁体还原扩散制粉或氢碎处理粉末工艺制备的烧结磁体 3.快速凝固制粉或氢碎制粉快速凝固制粉或氢碎制粉(HDDR)，粉末模压粘结工艺，粉末模压粘结工艺制制 备的粘结磁体备的粘结磁体 4.快速凝固制粉或氢碎制粉快速凝固制粉或氢碎制粉(HDDR)粉末的注射工艺植被粉末的注射工艺植被的注射磁体的注射磁体 5.快速凝固制粉或氢碎制粉快速凝固制粉或氢碎制粉(HDDR)粉末的热压法制备的粉末的热压法制备的热压磁体热压磁体 6.用热压磁体再进行热变形压工艺制备的各向异性热变形用热压磁体再进行热变形压工艺制备的各向异

5、性热变形压磁体压磁体 7.用传统轧钢方法制备的热轧磁体用传统轧钢方法制备的热轧磁体 8.将热变形压磁体磨制成粉，再采用模压或注射等方法制将热变形压磁体磨制成粉，再采用模压或注射等方法制备成各向异性粘结磁体备成各向异性粘结磁体二、稀土永磁材料的优异性能二、稀土永磁材料的优异性能稀土永磁材料是稀土金属元素（稀土永磁材料是稀土金属元素（4f）与过渡族金属）与过渡族金属（3d）所形成的金属间化合物为基体的永磁材料。）所形成的金属间化合物为基体的永磁材料。特征：特征： 高剩磁、高矫顽力、高磁能积高剩磁、高矫顽力、高磁能积结结 论论决定发展前途的永磁合金的因素：决定发展前途的永磁合金的因素： 磁性能的优劣

6、磁性能的优劣 原材料资源是否丰富原材料资源是否丰富 价格的高低价格的高低磁化强度磁化强度Ms高高磁晶各向异性大磁晶各向异性大居里点高居里点高三、稀土永磁材料的发展三、稀土永磁材料的发展铸造永磁材料：铸造永磁材料：铸造铸造AlNiCo的磁性能的磁性能中等，居里温度中等，居里温度Tc 高，温度稳定高，温度稳定性好。性好。1930年取代了磁钢，一度成年取代了磁钢，一度成为主流。但是金属钴和镍价格高。为主流。但是金属钴和镍价格高。硬磁陶瓷（铁氧体）永磁材料：硬磁陶瓷（铁氧体）永磁材料：原材原材料丰富，磁体价格低，但磁性能不料丰富，磁体价格低，但磁性能不高，温度稳定性差。仍然在汽车工高，温度稳定性差。仍

7、然在汽车工业，音响、通讯、家用电器、办公业，音响、通讯、家用电器、办公自动化设备中得到广泛的应用。自动化设备中得到广泛的应用。稀土永磁材料：稀土永磁材料：现代工业与科学技术广泛应用的永磁材料：现代工业与科学技术广泛应用的永磁材料： 第一代稀土永磁体第一代稀土永磁体SmCo5出现，由于储量稀少的出现，由于储量稀少的Sm，和昂贵战略金属，和昂贵战略金属Co和和Ni。不久，为了提高磁。不久，为了提高磁能积开发了第二代能积开发了第二代Sm2Co17稀土永磁体。稀土永磁体。Sm2Co17具有较高的磁性能和稳定性，得到了广具有较高的磁性能和稳定性，得到了广泛的应用。泛的应用。80年代年代Nd2Fe14B型

8、稀土永磁体问世，型稀土永磁体问世，因其优异的性能和较低的价格很快在许多领域取代因其优异的性能和较低的价格很快在许多领域取代了了Sm2Co17型稀土永磁体，并很快实现了工业化型稀土永磁体，并很快实现了工业化生产生产。四、稀土永磁材料的结构四、稀土永磁材料的结构稀土永磁材料是以稀土金属间化合物为基稀土永磁材料是以稀土金属间化合物为基础的永磁材料。稀土的永磁性能与组成该础的永磁材料。稀土的永磁性能与组成该永磁体的稀土化合物的晶体结构密切相关永磁体的稀土化合物的晶体结构密切相关。 SmCo51：5型型 Sm2Co172：17型型 NdFeB2 :14:1型型稀土永磁化合物的晶体结构稀土永磁化合物的晶体

9、结构CaCu5型晶体结构（型晶体结构（ SmCo5）Th2Ni17型和型和Th2Zn17型晶体结构（型晶体结构（ Sm2Co17 ）Nd2Fe14B化合物的晶体结构化合物的晶体结构一、一、1：5型型 CaCu5六六方方晶晶系系ABAB型型二、二、2：17型型Th2Ni17型型六六方方晶晶系系Th2Zn17型型菱菱方方晶晶系系2:14:1型型四四方方晶晶系系2.4 稀土钴永磁材料稀土钴永磁材料一、稀一、稀1：5型稀土钴永磁材料型稀土钴永磁材料 最早发现的最早发现的RECo5型永磁材料是型永磁材料是SmCo5化合物永磁化合物永磁体。之后又发现体。之后又发现PrCo5，(Sm，Pr)Co5，MMCo

10、5和和Ce(Co，Cu，Fe)5永磁体。永磁体。1. SmCo5永磁材料的成分与磁性能的关系永磁材料的成分与磁性能的关系 永磁材料的成分对磁性能有重要的影响。永磁材料的成分对磁性能有重要的影响。 SmCo5的的成分为成分为16.66Sm+83.33Co（mol）或）或33.79Sm+66.21Co（wt）。）。RECo5中为什么要选择中为什么要选择SmCo5为永磁材料？为永磁材料？2. SmCo5合金的合金的750回火效应回火效应SmCo5永磁体具有很强的饱和永磁体具有很强的饱和Ms，Tc和磁晶各向异性和磁晶各向异性，但其矫顽力，但其矫顽力Hc随回火温度的升高而呈非线性变化。随回火温度的升高而

11、呈非线性变化。SmCo5永磁体在永磁体在500800 温度范围内回火或在此温度范围内回火或在此温度区间缓慢冷却，其矫顽力大幅度的降低，而当温度温度区间缓慢冷却，其矫顽力大幅度的降低，而当温度升高到升高到900-950 时，矫顽力部分或全部恢复。时，矫顽力部分或全部恢复。这现这现象称为象称为“750回火效应回火效应”。350370400420, 2min420, 12min6507503. SmCo5永磁材料的烧结工艺与性能永磁材料的烧结工艺与性能SmCo5磁体的烧结与后烧工艺示意图。实践磁体的烧结与后烧工艺示意图。实践 表明烧结温度表明烧结温度T烧烧和时间和时间烧烧，后烧温度，后烧温度T后后和时间和时间后后，从，从T烧烧到到T后后的冷却速的冷却速度度1和从和从T后后到室温的冷却速度到室温的冷却速度2等等6个参量都对次性能有重个参量都对次性能有重要的影响。要的影响。结论：结论： 1应当慢一些，应当慢一些，03/min。 2一般要大于一般要大于50 /min。结论