(高清版)GBT 40794-2021 稀土永磁材料高温磁通不可逆损失检测方法

稀土永磁材料高温磁通不可逆损失检测方法2021-10-11发布2022-05-01实施I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国稀土标准化技术委员会(SAC/TC229)提出并归口。本文件起草单位：宁波科田磁业有限公司、北京中科三环高技术股份有限公司、中科院宁波材料技术与工程研究所、安徽大地熊新材料股份有限公司、宁波韵升股份有限公司、福建省长汀金龙稀土有限公司、赣州富尔特电子股份有限公司、包头稀土研究院、宁波科宁达工业有限公司。本文件主要起草人：严长江、曹朔豪、孙颖莉、刘友好、沈国迪、张久磊、戚植奇、付建龙、辜程宏、1稀土永磁材料高温磁通不可逆损失检测方法本文件规定了稀土永磁材料的高温磁通不可逆损失的检测方法。本文件适用于钕铁硼类永磁体高温磁通不可逆损失的检测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于GB/T6379.2测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)第2部分：确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T9637电工术语磁性材料与元件GB/T38437用抽拉或旋转方式测量铁磁材料样品磁偶极矩的方法3术语和定义GB/T9637界定的以及下列术语和定义适用于本文件。高温磁通不可逆损失irreversiblemagneticfluxlossduetohightemperature注：以百分数(%)计。当永磁体磁化强度幅度改变时，构成给定磁路一部分的永磁体的工作点的轨迹。注：永磁体的工作点是指在构成给定磁路一部分的永磁体的退磁曲线或回复线上的一个点，它的坐标就是工作磁通密度和磁场强度。高温老化试验hightemperatureaging永磁体在高温试验箱内一定温度下保温处理一段时间，仿真出高温环境，测试热稳定性的试验。4方法原理采用亥姆霍兹线圈和磁通计，在相同室温条件下，测量磁化饱和的磁体在高温老化试验前后的磁通25测试条件5.1常温磁通测试，其环境温度在23℃±3℃。客户有特殊需求，由双方协商确定。6仪器设备6.1磁通测量装置：主要由磁通计和亥姆霍兹线圈构成，磁通计最大显示偏差应小于1%。6.2高温试验箱：试验箱的内壁及夹层应由非铁磁性材料构成，高温试验箱应能调节升温速率和保温时间，试验箱工作空间温度最大偏差应小于1℃,恒温期间温度波动应不超过1℃。7样品7.1样品为成品或机械加工后的半成品永磁体。7.2样品应沿着易磁化的方向进行饱和充磁。8试验步骤8.1初始磁通测试样品充磁饱和后放置在室温环境中不少于2h,确保试样温度与室温一致。样品放置于亥姆霍兹线圈的均匀空间内，样品的易磁化方向与亥姆霍兹线圈的轴向平行。然后按照GB/T38437的规定进行磁通测定，每个样品重复测量3次，取磁通(磁偶极矩)显示值的平均值作为试验前的测量值。8.2高温老化试验方式和样品放置测试样品需放置在非铁磁性试样框中。在试验过程中避免样品接近导磁物质。为避免测试运转过程中试样互相吸附，造成样品损毁，伤及试验人员，需定制专用样品框或同等效果的固定方案。如采用铝合金板上用耐高温胶带固定的方式，试样间距宜不小于试样最大边长的8倍。8.2.2.1样品吸附在厚度为1.0mm±0.1mm的纯铁板上，试样易磁化方向应与铁板表面垂直，试样间距宜不小于试样同方向边长的4倍，样品N极方向应相同。8.2.2.2瓦型磁体内弧面向下吸附在铁板上。不方便磁极面吸附方式放置的样品或特殊形状样品，以安全及方便为原则进行放置，并在测试报告中说明。8.3确定高温老化升温及保温过程依据老化方式要求放置好样品，设置试验箱高温老化升温时间、老化温度(T)和恒温时间，然后将样品置于试验箱中进行高温老化。为防止试验箱温度超过设定的老化温度，宜先以10℃/min速率升至(T—10℃),然后以不大于0.5℃/min速率从(T-10℃)升温至高温老化试验温度T。不同稀土永磁体高温老化试验恒温持续时间参考表1,同种类磁体可根据实际情况选择相应的恒温时间。稀土永3GB/T40794—2021磁体高温磁通不可逆损失随温度变化的规律及影响因素见附录A。表1不同种类永磁体高温老化恒温时间参考表永磁体种类恒温时间烧结钕铁硼永磁体热压钕铁硼永磁体粘结钕铁硼永磁体8.4测试高温老化后磁通8.4.1高温老化试验恒温结束后，打开试验箱门自然降温至80℃(试验箱的显示温度)以下后取出样品，置于磁通测量室在自然环境条件下冷却至常温，冷却时间不小于2h。测量老化试验后的磁通(磁偶极矩)值。8.4.2高温老化前后两次磁通测量装置及测量方式应保持一致，两次磁通测试的室温偏差应控制在1℃以内。当温度偏差大于1℃时，磁通测量值应参考永磁体室温剩磁温度系数值进行修正。9试验数据处理高温磁通不可逆损失以δ(T)计，按公式(1)计算： (1)式中：①(T)——永磁体经高温T老化试验后恢复到室温T。温度下的磁通值(或磁偶极矩),单位为韦φ(T₀)——永磁体高温老化试验前在室温T。温度下的磁通值(或磁偶极矩),单位为韦伯(Wb)结果按GB/T8170规定进行数值修约，通常保留至小数点后一位。10不确定度不确定度数据是根据在2020年由7家试验室对14个不同水平样品在2个试验条件下进行共同试验确定的。每个实验室对每个样品在重复性条件下独立测定3次。共同试验数据按GB/T6379.2进行统计分析。表2高温磁通不可逆损失测量不确定度试样磁偶极矩j的范围高温磁通不可逆损失δ(T)的范围%高温磁通不可逆损失测量不确定度U%5≤j≤2000-2<δ(T)<0—5<δ(T)≤—2-10<δ(T)≤-54表2高温磁通不可逆损失测量不确定度(续)试样磁偶极矩j的范围高温磁通不可逆损失δ(T)的范围%高温磁通不可逆损失测量不确定度U%-10<δr)<0注：影响高温磁通不可逆损失测量不确定度的主要影响因素包括试样磁偶极矩大小、高温试验控制精度(包括温度及恒温时间偏差)、高温试验前后两次磁通测量时室温偏差、磁通测量控制精度，以及半开路磁通方式下样品在铁板上的摆放控制精度。11实验报告实验报告应包括以下部分：a)样品的名称或材料牌号；b)样品的形状、尺寸和数量；c)使用的高温试验箱、磁通计及测试线圈编号，相应校准证书日期；d)测试条件(包括高温试验温度和恒温时间、前后两次室温测试温度、开路还是半开路磁通老化方式、样品间距、半开路磁通老化方式时所选试样框板材厚度以及样品磁极分布);e)本文件编号；f)检测日期；g)与检测有关的其他事项说明。5(资料性)稀土永磁体高温磁通不可逆损失随温度变化的规律及原因A.1稀土永磁体高温磁通不可逆损失随温度变化的规律A.1.1在不同磁路中稀土永磁体的高温磁通不可逆损失随工作温度变化趋势是相同的。磁通不可逆损失随温度的增加存在明显拐点，在室温至拐点温度之前，磁通不可逆损失变化不明显。A.1.2开路老化方式较半开路老化方式在磁通不可逆损失随温度变化曲线上的拐点温度略低。同一稀土永磁体试样在开路与半开路磁通方式下的高温磁通不可逆损失随温度变化的规律见图A.1。注1:烧结/热压钕铁硼永磁体，高温磁通不可逆损失多发生在高温老化恒温0.5h之内，恒温48h后不可逆损失仍会以非常小的斜率随恒温时间延长而增加，增加幅度需精密测量才可分辨。注2:粘结钕铁硼永磁体，高温磁通不可逆损失在恒温48h内都会以较快速度增加，其后还会以较大的斜率随恒温时间延长近似线性增加。标引序号说明：1——样品置于1mm厚铁板上的半开路磁通方式；2——样品置于玻璃板上的开路磁通方式。图A.1同一稀土永磁体试样在开路与半开路磁通老化方式下的高温磁通不可逆损失随温度变化的规律(烧结钕铁硼磁体，10.055mm×2.017mm40SH,每温度点恒温2h)A.2稀土永磁体的工作点与B-H曲线拐点位置的变化规律A.2.1磁通不可逆损失产生的原因在于永磁体的工作点相对磁性材料B-H曲线拐点位置的相对变化，由于稀土永磁体在室温以上剩磁和内禀矫顽力的温度系数是负数，且矫顽力H温度系数绝对值比磁通密度B的温度系数绝对值大，导致温度越高，相应B-H曲线拐点越高，见图A.2。示例1:图A.2中，当温度从100℃升到120℃时，B-H曲线拐点由C₁点上升到Ca点。烧结钕铁硼磁体在开路状态下，当温度从100℃升到120℃时，其工作点从A₁点向下移动到A₃点，即从B-H曲线拐点C₁上方向下移到B-H曲线拐点C₃下方。6标引序号说明：A₀~A₃——18.2℃、100℃、110℃B₀~B₃——18.2℃、100℃和120C₁~C₃——100℃、110℃和120和120℃温度下磁体在开路状态下(P.=0.475)的工作点；℃温度下磁体在半开路状态下(P.=0.9)的工作点；℃温度下磁性材料B-H曲线的拐点。图A.2开路磁通与半开路磁通状态下同一永磁体试样的工作点随温度的变化以及工作点与A.2.3稀土永磁体磁通不可逆损失随温度变化曲线拐点处的渐变过程与永磁体的工作点从B-H曲线拐点偏上逐渐接近拐点的过程是对应的，见表A.1。表A.1高温磁通不可逆损失与磁体的工作点相对B-H曲线拐点的位置之间的相互关系高温磁通不可逆损失测量方式温度℃永磁体的工作点相对B-H曲线拐点的位置磁通不可逆损失%备注半开路老化方式(试样置于1mm厚铁板上P。=0.9)在拐点之上，远离拐点—0.3磁通不可逆损失很小，小于测量不确定度，可忽略在拐点之上，远离拐点一0.8在拐点之上，离拐点较近—4.7磁通不可逆损失较大，不可忽略开路老化方式(试样置于玻璃板上P。=0.475)在拐点之上，离拐点较近—4.9在拐点附近稍偏上—11.0在拐点之下，离拐点较近—18.4