永磁材料的种类及发展

1、永磁材料的类型及发展永磁材料种类繁多，应用广泛。目前，应用永磁材料主要经历三个阶段：金属永磁材料、铁氧体永磁材料和稀土永磁材料。第一阶段：金属永磁材料是一大类以铁和铁族元素为重要成分的合金永磁材料，发展和应用较早，也称为永磁合金。它主要包括铝镍钴和铁铬钴永磁合金。这种材料的研发和生产始于20世纪初，是通过铸造工艺制成的。因此，它也被称为铸造永磁材料。大约在1880年，人们首先用碳钢制造永磁材料，其最大磁能积(BH)约为1.6千焦/立方米。后来，人们发现了钨钢、钴钢和其他金属永磁材料。自1931年以来，通过在铁中添加铝、镍和钴，铸造和热处理，获得了铝镍钴磁钢。起初，铝镍钴磁钢的最大(BH)只有1

2、4.3千焦/立方米。在调整合金成分和工艺后，最大(BH)跃至39.8 kJ/m3。从那时起，直到20世纪60年代，铝镍钴磁钢一直在永磁材料中占据主导地位。目前，国际先进水平已允许批量生产(BH)max=13mGo、Br10.8 kGs、Hcb1550 Oe、Tc550的铝镍钴磁体。这种材料具有低磁能积，但其居里温度很高(高达890)，温度稳定性很好，而且磁感应温度系数很低。因此，在一些特殊设备中是无法替代的，市场需求仍然稳定。第二阶段：铁氧体永磁材料，也称为永磁铁氧体，由Fe2O3和锶(或钡等)混合而成。)按一定比例配料，预烧结，粉碎，粉碎，压制成型，烧结，研磨。目前使用的永磁铁氧体主要是六方

3、磁铅矿型铁氧体，化学式为MO6Fe2O3，其中m为钡、铅、锶等元素。铁氧体永磁材料是在20世纪30年代发现的。这种永磁体的矫顽力一般只有0.5 T，剩磁约为0.4 T，磁能积低(25 36 kJ/m3)，原料便宜，工艺简单，价格低廉。因此，它们在20世纪70年代发展迅速，产量位居第一。此外，它的电阻率很高，特别适用于高频和微波领域。第三阶段：稀土永磁材料是基于稀土元素稀土(钐、钕、镨等)形成的金属间化合物的高性能永磁材料。)和过渡金属元素(铁、钴等。)。自20世纪60年代以来，稀土永磁材料得到了发展。稀土永磁材料的发展经历了三代：第一代钐钴酸盐、第二代钐钴酸盐稀土永磁体和第三代钕铁硼稀土永磁体

4、。以下三代稀土永磁材料分别介绍如下：第一代稀土永磁钐钴合金具有立方晶体结构，为六方结构。这种低对称性的六方结构使得SmCo5化合物具有高的磁晶各向异性和沿c轴的易磁化方向。钐钴5具有很高的磁晶各向异性常数，K1=1519103 kJ/m3，Ms=890 kA/m，理论磁能积可达244.9 kJ/m3。在1960年，哈伯德等人13发现GdCo5具有很强的磁晶各向异性。1967年，斯特纳特等人用粉末冶金方法制造了第一个YCo5永磁体。然后，他们用同样的方法制造了钐钴磁铁，其磁能积达到5.1毫戈瑞。1968年，Buschow等人制备了最大磁能积为18.5毫戈伊、矫顽力为15.8毫戈伊的钐钴5磁体，创

5、造了当时永磁材料磁能积的记录，这也标志着第一代稀土永磁材料的诞生。随着制备技术的不断改进和技术的进步，钐钴永磁体在20世纪70年代已经商业化。目前，钐钴5磁体的最大磁能积达到119191千焦/米3 (1524千焦)，矫顽力达到12003200千卡/米(1540千焦)。钐钴5的居里温度为740，可以在-50150的温度范围内工作，是一种理想的永磁体，已广泛应用于各种场合第二代稀土永磁Sm2Co17合金在高温下为稳定的Th2Ni17六方结构，在低温下为Th2Zn17型菱形结构。它具有高固有饱和磁化强度m0Ms=1.2 T，并且易于在C轴上操作。居里温度Tc也很高，Tc=926，是一种理想的永磁材料

6、。通过用铁部分取代Sm2Co17化合物中的钴而形成的sm2 (Co1-xfex) 17合金的本征饱和磁化强度可以进一步提高。当x=0.7时，Sm2(Co0.3Fe0.7)17合金的m0ms为1.63t，其理论最大磁能积可达525.4 kJ/m3。1977年，Ojima等人采用粉末冶金技术开发出Sm(Co、铜、铁、锆)7.2永磁体，最大磁能积(BH)max=238.8 kJ/m3 (30 MGOe)，标志着第二代稀土永磁材料的诞生。目前，钐(钴、铜、铁、锆)7.2永磁体的最大磁能积已达到264千焦/立方米(33毫戈瑞)。Sm2Co17基烧结永磁体凭借其独特的高温磁性能和优异的磁稳定性(优异的抗氧

7、化性和耐腐蚀性)，仍然是一种不可替代的永磁材料，广泛应用于国防军工、航空航天、微波器件、传感器、磁力泵、高端电机等行业。第三代稀土永磁钕铁硼是由日本住友特种金属材料公司和美国通用汽车公司于1982年发明的。它于1983年工业化，是稀土铁永磁材料的典型代表。主要成分由稀土元素(如钕、铁、硼)组成，其中稀土元素约占25-35%，铁元素约占65-75%，硼元素约占1%。其分子式为Nd2Fe14B，根据实际需要通过改变配比和添加其他元素来提高其性能。室温下Nd2Fe14B相具有单轴各向异性，C轴是易磁化轴。其居里温度低，Tc585 K，室温各向异性常数K1=4.2 MJ/m3，K2=0.7 MJ/m3，各向异性场0Ha=6.7 T，室温饱和磁极化强度Js=1.6 T。钕铁硼是世界上磁能积最高的永磁材料，被誉为“现代永磁之王”。这也意味着产生相同磁通量的钕铁硼材料的体积最小。目前，商用钕铁硼磁体的磁能积约为223 414千焦/立方米(28 52毫欧)。钕铁硼稀土永磁体是永磁材料领域的革命性变革。产品性能的不断提高推动了永磁器件向高性能和小型化的不断发展，并推动了一些器件的产生，具有划时