稀土永磁材料的综述
稀土永磁材料制备及其应用研究
稀土永磁材料制备及其应用研究稀土永磁材料是一种重要的磁性材料,具有高饱和磁化强度、高矫顽力和良好的抗腐蚀性等优良性能。
它广泛应用于电机、计算机、通信、汽车、航空航天等领域。
稀土永磁材料的制备和应用研究一直是材料科学的热点和难点之一。
本文对稀土永磁材料的制备和应用研究进行了综述。
一、稀土永磁材料的制备1. 粉末冶金法粉末冶金法是制备稀土永磁材料的传统方法,主要包括粉末制备、压制和烧结等步骤。
先通过化学合成或物理方法得到纳米级的稀土永磁粉末,然后将粉末放入模具中压制成型,最后在高温下进行烧结。
该方法制备的稀土永磁材料具有高密度、致密度好和精度高的优点。
2. 溶液法溶液法是近年来发展起来的一种制备稀土永磁材料的新方法。
它主要包括化学共沉淀法、水热法、溶胶凝胶法等。
该方法具有制备稀土永磁材料粒子均匀、表面纯净、控制粒径和形态等优点。
但是其成本较高,也存在制备条件严格、纯度低等问题。
3. 磁性过滤法磁性过滤法是一种环保且高效的制备稀土永磁材料的方法。
它是通过磁性颗粒将稀土永磁材料中的杂质分离出来,从而达到提高制备纯度的目的。
磁性过滤法可以有效地去除稀土永磁材料中的氧化物、碳化物、硅化物等杂质,同时保证了磁性材料的磁性能。
二、稀土永磁材料的应用研究1. 电机与发电机领域稀土永磁材料广泛应用于电机和发电机领域,如电动机、风力发电机、燃气轮机等。
稀土永磁材料具有高矫顽力、高磁能积和良好的温度稳定性,可大大提高发电机和电机的效率和能量密度。
2. 计算机领域随着电子设备的不断发展,稀土永磁材料在计算机领域的应用也越来越广泛。
例如,硬盘驱动器中就使用了大量的稀土永磁材料。
这些材料具有高饱和磁化强度和高稳定性,可确保硬盘驱动器获得更高的读写性能和更长的使用寿命。
3. 航空航天领域在航空航天领域,稀土永磁材料也被广泛应用。
例如,稀土永磁材料可用于制造高速永磁马达和增量式位置传感器,这些设备在航空航天领域中的应用非常广泛。
中国稀土永磁材料产业现状及趋势分析
中国稀土永磁材料产业现状及趋势分析稀土永磁材料是指稀土元素RE(铈Sm、钕Nd、钐Sm)和过度族金属元素TM (铁Fe,钴Co)形成的合金经一定的工艺制成的永磁材料,是对相关产品性能、效率提升较为明显的重要基础材料,在战略性新兴产业中应用量较大,目前也已成为稀土新材料中最大的消费领域。
现在所应用的永磁材料主要经历了金属永磁、铁氧体和稀土永磁三个阶段,其中稀土永磁材料是目前磁性最好、发展最快的永磁材料。
钕铁硼合金是目前性能最好的稀土永磁材料。
稀土永磁材料至今已有两大类、三代产品。
第一大类是稀土-钴合金系,包括第一代SmCo5和第二代Sm2Co17合金,均是以金属钴为基的永磁材料合金,但由于原材料昂贵,受到资源和价格的限制,主要应用与高端领域。
第二大类是钕铁硼合金,1983年由日本和美国同时发现,称为第三代永磁材料,由大量的钕、铁、硼三种元素构成,其中钕元素的占比在25%-35%。
目前第四代铁氮(碳)永磁体,尚处于研发阶段。
在已有的三代稀土永磁材料中,钕铁硼具有体积小、重量轻、磁性强等特点,由于原料易得、价格便宜的优点,发展极为迅速。
按照制造工艺的不同,钕铁硼磁材可分为烧结、粘结和热压三类,其在性能和应用上各具特色,下游应用领域重叠范围比较少,相互之间起到功能互补而非替代或挤占的作用。
烧结钕铁硼是目前产量最高、应用最广泛的稀土永磁材料,占比约超过90%,大部分中国钕铁硼磁材制造商主要生产烧结钕铁硼磁材。
2019年,稀土磁性材料产量保持平稳增长。
其中,烧结钕铁硼毛坯产量17万吨,同比增长9.7%;粘结钕铁硼产量7900吨,同比增长5%;钐钴磁体产量2400吨,同比增长4%2019年烧结钕铁硼毛坯产量占比94.3%,粘结钕铁硼占比 4.4%,钐钴磁体产量占比仅1.3%。
国家近年出台行业发展规划以及多项政策文件鼓励高性能钕铁硼永磁产业发展。
钕铁硼磁材产业链上游主要是稀土矿开采、分离及冶炼,中游是钕铁硼的精深加工企业,下游是消费电子和基础工业等传统应用领域,以及新能源和节能环保等新兴应用领域。
稀土永磁材料
稀土永磁材料
永磁材料中含有作为合金元素的稀土金属
01 定义
03 特性 05 技术参数
Байду номын сангаас
目录
02 分类 04 应用
稀土永磁材料,即永磁材料中含有作为合金元素的稀土金属。永磁材料是指把磁化后撤去外磁场而能长期保 持较强磁性。
定义
稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属(如钴、铁等)组成的合金,用粉末冶金方法压型烧结, 经磁场充磁后制得的一种磁性材料。
随着科技的进步,稀土永磁材料不仅应用计算机、汽车、仪器、仪表、家用电器、石油化工、医疗保健、航 空航天等行业中的各种微特电机,以及核磁共振设备、电器件、磁分离设备、磁力机械、磁疗器械等需产生强间 隙磁场的元器件中,而且风力发电、新能源汽车、变频家电、节能电梯、节能石油抽油机等新兴领域对高端稀土 永磁材料的需求日益增长,应用市场空间巨大。
技术参数
钕铁硼永磁材料的物理性能 密度 G/cm³ 7.4-7.6 热传导系数 Kcal/m.h.℃ 7.7 居里温度 ℃ ≥312 维氏硬度 530 抗压强度 Kg/㎜2 80 抗弯强度 Kb/㎜2 24 杨氏模量 Kg/㎜2 1.7×104 电阻率.m 14×105 回复磁导率 1.05 热膨胀系数 C11 3.4×10-6 /c1-4.8×10-6
稀土合金综述报告范文
稀土合金综述报告范文引言稀土合金是一种特殊的合金材料,其拥有独特的物化性质和广泛的应用领域。
本文将对稀土合金的定义、特性、制备方法和应用进行综述,并将重点关注其在新能源、电子器件和汽车工业中的应用。
稀土合金的定义和特性稀土合金是由稀土元素和其他金属元素组成的合金材料。
稀土元素是指周期表中的15个元素,包括镧系元素和钇系元素。
稀土合金具有独特的磁性、光学和电子性质,因此被广泛应用于各个领域。
稀土合金除了常见的金属特性外,还具有以下特点:1. 高磁性:稀土合金中的稀土元素能够产生强磁场,使其具有优异的磁性能,适合用于制造磁体和电机等设备。
2. 高强度:稀土合金中的稀土元素和其他金属元素形成具有高强度和高硬度的晶体结构,使其在结构材料中具有广泛应用价值。
3. 高温稳定性:许多稀土合金具有良好的高温稳定性,使其在高温环境下仍能保持其性能,适用于高温设备和航天器件。
稀土合金的制备方法稀土合金的制备主要通过以下几种方法:1. 粉末冶金法:将稀土和其他金属的粉末混合后,在高温条件下进行烧结或热压成型,得到稀土合金。
2. 溶液冶金法:将稀土和其他金属溶解在溶剂中,通过控制溶液的浓度和温度,利用溶液反应和析出的方法制备稀土合金。
3. 气相沉积法:在高温和高真空环境下,将稀土和其他金属元素通过气相反应沉积在基底上,形成稀土合金。
稀土合金在新能源领域的应用稀土合金在新能源领域有着重要的应用价值,主要体现在以下几个方面:1. 稀土永磁材料:由于稀土合金具有优异的磁性能,稀土永磁材料被广泛应用于制造电机、发电机和磁体等设备,提高其性能和效率。
2. 锂电池材料:稀土合金作为锂电池正负极材料的添加剂,能够提高电池的容量和循环寿命,使锂电池具有更长的续航能力和更高的安全性。
3. 燃料电池催化剂:稀土合金具有良好的电催化性能,可以作为燃料电池阴极材料的添加剂,提高燃料电池的效率和稳定性。
稀土合金在电子器件领域的应用稀土合金在电子器件领域也有着广泛的应用,主要表现在以下几个方面:1. 光电器件:稀土合金具有优异的光电性能,可以用于制造激光器、LED和光敏器件等,推动光电子器件技术的进一步发展。
稀土功能材料简介
稀土功能材料简介稀土元素具有独特的原子结构和化学性质,可以制备出多种具有特殊性能的功能材料。
本文将介绍一些主要的稀土功能材料。
1.稀土永磁材料稀土永磁材料是指利用稀土元素制成的永久磁性材料,具有高磁能积、高矫顽力和高最大磁能积等特点。
常见的稀土永磁材料包括钐钴永磁体和钕铁硼永磁体等。
2.稀土发光材料稀土发光材料是指利用稀土元素具有的独特电子结构,在激发条件下能够发出不同颜色和波长的光。
常见的稀土发光材料包括荧光粉、激光晶体和电致发光材料等。
3.稀土催化材料稀土催化材料是指利用稀土元素的化学活性,在催化剂或助剂中发挥作用,提高反应效率和产率。
常见的稀土催化材料包括汽车尾气处理催化剂、石油裂化催化剂等。
4.稀土超导材料稀土超导材料是指利用稀土元素的超导性能,在低温下具有零电阻和完全抗磁性。
常见的稀土超导材料包括镧钡铜氧化物等。
5.稀土储氢材料稀土储氢材料是指利用稀土元素的储氢性能,在吸氢状态下能够将氢气储存起来,并且可以在需要时释放出来。
常见的稀土储氢材料包括镧镍合金等。
6.稀土磁致伸缩材料稀土磁致伸缩材料是指利用稀土元素的磁致伸缩性能,在磁场作用下能够产生伸缩变化。
常见的稀土磁致伸缩材料包括铽铁氮合金等。
7.稀土抛光材料稀土抛光材料是指利用稀土元素的化学稳定性和微粒大小,在抛光液中发挥作用,使表面更加光滑亮丽。
常见的稀土抛光材料包括氧化铈颗粒等。
8.稀土玻璃添加剂稀土玻璃添加剂是指利用稀土元素的玻璃形成能力,在玻璃制造过程中改善玻璃的性能和光学性质。
常见的稀土玻璃添加剂包括镧玻璃、铈玻璃等。
稀土永磁详细介绍
用于镝灯的制备,在镝灯中采用的工作物质是碘化镝,这种灯具有亮度大、颜色好、色温高、 体积小、电弧稳定等优点,已用于电影、印刷等照明光源。(6)由于镝元素具有中子俘获截 面积大的特性,在原子能工业中用来测定中子能谱或做中子吸收剂。(7)Dy3Al5O12 还可用 作磁致冷用磁性工作物质。随着科学技术的发展,镝的应用领域将会不断的拓展和延伸。
镨是用量较大的稀土元素,其主要用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。(1)镨被广泛应用于 建筑陶瓷和日用陶瓷中,其与陶瓷釉混合制成色釉,也可单独作釉下颜料,制成的颜料呈淡 黄色,色调纯正、淡雅。(2)用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁 材料,其抗氧性能和机械性能明显提高,可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器 件和马达上。(3)用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入 Y 型沸石分子筛中制备石油 裂化催化剂,可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国 70 年代开始投入工业使用,用 量不断增大。(4)镨还可用于磨料抛光。另外,镨在光纤领域的用途也越来越广。
钬(Ho) 十九世纪后半叶,由于光谱分析法的发现和元素周期表的发表,再加上稀土元素电化学 分离工艺的进展,更加促进了新的稀土元素的发现。1879 年,瑞典人克利夫发现了钬元素 并以瑞典首都斯德哥尔摩地名命名为钬(holmium)。 钬的应用领域目前还有待于进一步开发,用量不是很大,最近,包钢稀土研究院采用高 温高真空蒸馏提纯技术,研制出非稀土杂质含量很低的高纯金属钬 Ho/∑RE>99.9%。目前钬 的主要用途有:用作金属卤素灯添加剂,金属卤素灯是一种气体放电灯,它是在高压汞灯基 础上发展起来的,其特点是在灯泡里充有各种不同的稀土卤化物。目前主要使用的是稀土碘 化物,在气体放电时发出不同的谱线光色。在钬灯中采用的工作物质是碘化钬,在电弧区可 以获得较高的金属原子浓度,从而大大提高了辐射效能。(2)钬可以用作钇铁或钇铝石榴石 的添加剂;(3)掺钬的钇铝石榴石(Ho:YAG)可发射 2μ m 激光,人体组织对 2μ m 激光吸收率高, 几乎比 Hd:YAG 高 3 个数量级。所以用 Ho:YAG 激光器进行医疗手术时,不但可以提高手术效 率和精度,而且可使热损伤区域减至更小。钬晶体产生的自由光束可消除脂肪而不会产生过 大的热量,从而减少对健康组织产生的热损伤,据报道美国用钬激光治疗青光眼,可以减少 患者手术的痛苦。我国 2μ m 激光晶体的水平已达到国际水平,应大力开发生产这种激光晶 体。(4)在磁致伸缩合金 Terfenol-D 中,也可以加入少量的钬,从而降低合金饱和磁化所 需的外场。(5)另外用掺钬的光纤可以制作光纤激光器、光纤放大器、光纤传感器等等光通 讯器件在光纤通信迅猛的今天将发挥更重要的作用。 铒(Er) 1843 年,瑞典的莫桑德发现了铒元素(Erbium)。铒的光学性质非常突出,一直是人们 关注的问题:(1)Er3+在 1550nm 处的光发射具有特殊意义,因为该波长正好位于光纤通讯的 光学纤维的最低损失,铒离子(Er3+)受到波长 980nm、1480nm 的光激发后,从基态 4I15/2 跃迁至高能态 4I13/2,当处于高能态的 Er3+再跃迁回至基态时发射出 1550nm 波长的光,石 英光纤可传送各种不同波长的光,但不同的光光衰率不同,1550nm 频带的光在石英光纤中 传输时光衰减率最低(0.15 分贝/公里),几乎为下限极限衰减率。因此,光纤通信在 1550nm 处作信号光时,光损失最小。这样,如果把适当浓度的铒掺入合适的基质中,可依据激光原 理作用,放大器能够补偿通讯系统中的损耗,因此在需要放大波长 1550nm 光信号的电讯网 络中,掺铒光纤放大器是必不可少的光学器件,目前掺铒的二氧化硅纤维放大器已实现商业 化。据报道,为避免无用的吸收,光纤中铒的掺杂量几十至几百 ppm。光纤通信的迅猛发展, 将开辟铒的应用新领域。(2)另外掺铒的激光晶体及其输出的 1730nm 激光和 1550nm 激光对 人的眼睛安全,大气传输性能较好,对战场的硝烟穿透能力较强,保密性好,不易被敌人探 测,照射军事目标的对比度较大,已制成军事上用的对人眼安全的便携式激光测距仪。 (3)Er3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料,是目前输出脉冲能量最大,输出功率最高 的固体激光材料。(4)Er3+还可做稀土上转换激光材料的激活离子。(5)另外铒也可应用于眼 镜片玻璃、结晶玻璃的脱色和着色等。 铥(Tm) 铥元素是 1879 年瑞典的克利夫发现的,并以斯堪迪那维亚(Scandinavia)的旧名 Thule 命名为铥(Thulium)。 铥的主要用途有以下几个方面:(1)铥用作医用轻便 X 光机射线源,铥在核反应堆内辐 照后产生一种能发射 X 射线的同位素,可用来制造便携式血液辐照仪上,这种辐射仪能使铥
稀土永磁材行业分析
面临挑战
1 2 3
资源短缺
稀土资源是稀土永磁材料生产的重要原料,全球 稀土资源分布不均,中国占据主导地位,其他国 家对中国的依赖度较高。
价格波动
稀土永磁材料的主要原料价格受市场供求关系、 政治因素等多种因素影响,价格波动较大,对企 业的经营带来不确定性。
竞争激烈
稀土永磁材料行业的竞争日趋激烈,企业需要不 断提高技术水平和产品质量,以应对市场竞争。
高耗能企业的生产。
政策不确定性
03
政策调整可能对稀土永磁材料行业产生不确定性影响,企业需
关注政策动向,及时调整经营策略。
环保政策
环保标准提升
政府提高环保标准,加大环保执法力度,推动稀土永磁材 料企业进行环保改造。
01
环保成本增加
企业需增加环保投入,提高生产过程中 的环保处理能力,导致经营链上游
稀土矿采选、稀土冶炼和 分离,提供稀土原料。
产业链中游
稀土永磁材料生产,包括 制粉、磁场取向、烧结和 加工等环节。
产业链下游
应用领域,如电子、电力 、交通、航空航天等。
行业规模与地位
市场规模
随着应用领域的不断拓展,稀土永磁材料市场规模不断扩大。据统计,2019年全球稀土永磁材料市场规模约为 150亿元人民币,预计未来几年将保持稳定增长。
未来发展重点
加强技术创新
企业应加大技术研发和创新投入,提高产品的性能和降低成本, 提升市场竞争力。
拓展应用领域
企业应积极开拓新的应用领域,如新能源汽车、风电、机器人等 新兴产业,扩大市场份额。
加强资源保障
企业应加强与资源供应商的合作,保障原料的稳定供应,同时积 极探索新的资源开发途径。
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稀土永磁材料
稀土永磁材料摘要:本文简要介绍了稀土永磁材料的分类及各类各代稀土永磁材料的组成,稀土永磁材料的性能特点,重点介绍了稀土永磁材料的应用。
关键词:稀土永磁;分类;性能;应用;一、前言稀土永磁材料是稀土元素与过渡族金属Fe,Co,Cu,Zr等或非金属元素B,C,N等组成的金属间化合物,其永磁性来源于稀土与3d过渡族金属所形成的某些特殊金属间化合物。
它是重要的金属功能材料,利用其能量转换动能和磁的各种物理效应可以制成多种形式的功能器件。
永磁材料无所不在,小到手表、照相机、录音机、CD机、VCD机、计算机硬盘,大到发动机、汽车、医疗器械等都用到永磁材料,正是稀土永磁材料的发展,才使得电子产品尺寸进一步缩小,性能进一步改善,从而适应了当今轻、薄、小的发展趋势。
①②二、稀土永磁材料的分类稀土永磁材料是20世纪60年代出现的新型金属永磁材料,至今,已经具有规模生产和使用价值的稀土永磁材料已有两大类、三代产品。
第一大类是稀土—钴合金系(即RE-Co永磁),它又包括两代产品。
第一代稀土永磁体1:5型合金,即SmCo5;第二代稀土永磁材料是2:17型SmCo合金,即Sm2Co17,它们均是以钴为基的稀土永磁合金;第二大类是RE-Fe-B系永磁,或称铁基稀土永磁材料;第三代稀土永磁,是以NdFeB合金为代表的Fe基稀土永磁材料。
①③⑴第一代稀土永磁SmCo5第一代稀土永磁是1:5型RE-Co永磁,于1967年问世,是一种二元金属间化合物,由稀土金属(用RE表示)原子与其它金属原子(用TM表示)按1:5的比例组成的1:5型RE-Co永磁,化学成分为Sm34%(或37%)、Co66%(或63%)。
Sm的熔点为1350°。
其中又分为单相和多相两种。
单相是指从磁学原理上为单一化合物的RECo5永磁体,如SmCo5、(SmPr)Co5烧结永磁体等,它属于第一代稀土永磁材料。
多相的1:5型RE-Co永磁材料是指以1:5相为基体、有少量的2:17型沉淀相的1:5型永磁材料。
钕铁硼稀土永磁材料的应用
钕铁硼稀土永磁材料的应用以《钕铁硼稀土永磁材料的应用》为标题,写一篇3000字的中文文章近年来,钕铁硼稀土永磁材料的应用受到了广泛的关注。
它的独特特性,使其在电子、电工、汽车及航空航天领域都有着广泛的应用。
本文将对钕铁硼稀土永磁材料的基础知识、特性、应用和发展前景作一综述。
钕铁硼稀土永磁材料是一种由钕、铁、硼和稀土元素组成的新型复合材料。
由于它具有高能量密度、高抗磁滞、耐高温和高强度等特性,成为近年来实现高效能源利用及提高电力质量方面的新型材料。
从特性上看,钕铁硼稀土永磁材料具有高度磁性、耐腐蚀、具有良好的抗磁滞性能、较低的材料成本以及高热传导率等优点,它与普通硅铁永磁材料相比,具有更高的磁性能,稀土永磁材料的磁性能比普通磁性材料更胜一筹。
钕铁硼稀土永磁材料的应用也得到了广泛的发展和应用,如电子信号处理与控制、电机电力传动、传感器和汽车电气系统等,都有着广泛的使用空间。
如电机电力传动,这些材料可以更有效地将输入电能转换成机械能。
在汽车电气系统中,这种材料可以更有效地控制汽车电池的自放电。
此外,它还可以用于核能、航空航天电子系统和飞行器控制、高性能制冷设备等方面。
此外,钕铁硼稀土永磁材料还可以用于有源滤波器、调整器和电流抑制器等,可以有效地抑制过流和过电压,从而保护电器免受损坏。
另外,由于钕铁硼稀土永磁材料具有极佳的磁性特性,因此,它还可以用于语音通信领域,用于提高语音质量和信号健壮性。
总之,钕铁硼稀土永磁材料的发展及应用将对保障电力安全、减少电能损耗和提高电气设备效率方面做出重要贡献。
同时,它还可以拓展出更多的应用,如核能利用、飞行器控制系统等,因此,将来钕铁硼稀土永磁材料的发展前景是非常乐观的。
综上所述,钕铁硼稀土永磁材料是一种新型复合材料,具有高能量密度、高抗磁滞、耐高温和高强度等特性,未来将会在电子、电工、汽车及航空航天领域发挥更大作用。
它可以更有效地控制和利用电能,减少电能损失,提高电气设备效率,从而实现能源高效利用。
稀土磁性材料论文
稀土磁性材料研究现状摘要:材料是社会技术进步的物质基础与先导。
现代高技术的发展,更是紧密依赖与材料的发展。
稀土元素因其独特的电、光、磁、热性能而被人们称为新材料的“宝库”,是国内外科学家,尤其是材料专家最关注的一组元素。
目前,稀土磁性材料作为一组重要的稀土新材料,在国内外的研究已初具规模,这些新材料的应用不仅极大地改造和提升了传统产业,而且构成了当今世界先导型、知识型产业的核心竞争力。
为此,加强稀土磁性材料的研发,大力扶持国内稀土产业将变得尤为重要。
关键词:稀土、磁性材料、研究现状、发展趋势一、各种稀土磁性材料的简单论述1.1、稀土永磁材料稀土由于其独特的4f电子层结构,可以在一些与3d元素化合物组合成的晶体结构中形成单轴磁各向异性,而具有十分优异的超常磁性能。
表1列出了各类稀土永磁体与传统的铁氧体、铝镍钴永磁体的磁性能,显然稀土永磁体比传统永磁体具有高得多的磁性能。
表1 各类永磁体的磁性能稀土永磁体中,钕铁硼的磁能积最高,但它的居里温度低,工作温度低,温度系数高。
虽然现在已开发出工作温度达到200℃的钕铁硼,但在许多地方还是不能替代工作温度高,温度系数低的钐钴永磁。
现已开发出工作温度可达400℃、500℃的Sm2(Co,Cu,Fe,Er)17磁体[3]。
10年前发明的稀土—铁—氮永磁材料,理论磁能积与钕铁硼接近,但居里温度高,温度系数小,耐腐蚀性能好,与粘结磁体中使用的快淬钕铁硼相比,具有很强的竞争力。
其中的NdFe12N x永磁是我国科学家杨应昌院士发明的[4],其NdFe12N x实验室样品的磁能积已达到22MGOe,超过MQ-2钕铁硼磁粉。
纳米晶双相交换耦合稀土永磁材料是高磁晶各向异性的稀土永磁相与高饱和磁化强度的软磁相在纳米尺度内交换耦合而获得兼具二者优点的复合永磁材料,理论计算表明,纳米稀土复合永磁体的最大磁能积远远超过钕铁硼,如表2所示。
表2 纳米双相稀土永磁体的理论磁能积目前,实验结果已证明交换耦合的存在,但实际达到的磁能积远低于理论值,如Nd7Fe89B4和Sm7Fe93N的磁能积分别达到20.6和25MGOe[2],“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”,最大磁能积超过100MGOe的稀土新一代磁体,乃是科技工作者的努力方向。
稀土永磁材料的发展历程
稀土永磁材料的发展历程随着科技的日益发展,稀土永磁材料作为一种高性能、高能效、高引力、高通量的新型永磁材料在各个领域得到了广泛的应用。
本文将从稀土永磁材料的历史发展、材料特性以及应用领域三个方面进行阐述。
一、稀土永磁材料的历史发展稀土永磁材料是一种以稀土元素为主要组成的新型永磁材料,其发展历程可以追溯到20世纪60年代初。
1966年,美国的M. J. 帕科伊斯基教授首次在氧化镍钴晶格中成功地掺入了稀土元素,证实了稀土元素可以在磁性材料中发挥强烈的磁切伊效应,从而使材料的磁性能发生显著改变。
1972年,日本的富士电机首次将永久磁铁用于直流电动机,从此它在电机领域得到了广泛应用。
1976年,日本的NEOMAX公司研制出了第一代稀土永磁材料NdFeB 2:14:1,价格和性能均优于传统铁氧体材料,引发了国际永磁材料领域的热议。
1982年,美国的GE公司研制出了一种新型的NdFeB永磁材料,使得此类材料的绝磁韧性得到了显著提高,而这也是后来大规模应用稀土永磁材料实现高性能电机和工具磁铁的关键突破。
二、稀土永磁材料的特性1. 磁性能特点稀土永磁材料具有较高的磁各向异性、高饱和磁感应强度和较高的矫顽力。
其中,NdFeB磁铁的最高矫顽力可达到1400KA/m,最高矫顽力可达到3000KA/m,饱和磁感应强度可达到1.64T。
2. 物理特性稀土永磁材料具有较高的电导率,能够承受高温和高热化学稳定性下的腐蚀。
同时这类材料的热膨胀系数比较小,能够使其在高温环境下依然保持较好的性能。
3. 成本稀土永磁材料主要成分是昂贵的稀土元素和铁族元素,其中氧化钕、氧化钴等材料价格昂贵,使得稀土永磁材料的成本比传统永磁材料高出许多,而这也成为其在一些领域被替代的主要原因之一。
三、稀土永磁材料的应用领域稀土永磁材料综合特性的优越性使其在众多领域中有着广泛的应用,尤其是在以下三个领域中较为突出:1. 电机领域稀土永磁材料因其高能效、高工作效率和高输出功率而被广泛应用于直流、异步、同步电机等电机产品的永磁体部分。
稀土永磁材料的综述
稀土永磁材料综述摘要:磁性材料与我们的生活息息相关,磁性材料经历了从非稀土到稀土发展过程,本文综述了非稀土永磁材料的发展历程和第一代、第二代、第三代稀土永磁材料的发展史、分类、制造工艺及应用,并对稀土永磁材料发展现状做出展望与总结。
关键词:稀土;磁性材料;工艺;应用Review of rare earth permanent magnet materialsAbstract: Magnetic materials is closely linked with our life,magnetic materials has experienced from non rare earth to rare earth permanent magnetic materials. This paper summarized the development of non rare earth permanent magnetic materials and development history, classification , manufacturing process and application of the first generation, second generation,the third generation rare earth permanent magnetic material.In the end the development and prospect status of rare earth permanent magnetic materials was given.Keywords: rare earth; magnetic material; technology;application0绪论磁性材料是一种古老而年轻的、用途广泛的基础功能材料,在长期的发展过程中,其应用已经渗透到了国民经济和国防的各个方面,磁性材料本身也得到了很大的发展。
稀土永磁材料的性能与结构
稀土永磁材料的性能与结构稀土永磁材料的性能主要包括磁性能、热稳定性、抗腐蚀性和机械性能等。
首先是磁性能。
稀土永磁材料具有较高的矫顽力和剩磁,其磁能积是传统强磁材料的几倍甚至几十倍,因此具有较高的磁能积和磁矩。
这使得稀土永磁材料在电机和传感器中能够产生更大的力矩和灵敏度。
其次是热稳定性。
稀土永磁材料具有较高的居里温度,可以在较高的温度下保持较高的磁性能。
这使得稀土永磁材料可以在高温环境中工作,不容易出现磁性能衰减的问题。
然而,由于稀土永磁材料的热稳定性较低,容易受到热磁异常效应的影响,即在过高的温度下,磁场强度会骤减。
再次是抗腐蚀性。
稀土永磁材料在一定程度上具有较好的抗腐蚀性能,可以在一定的湿度和酸碱环境中使用。
这使得稀土永磁材料在一些特殊环境下的应用具有优势。
最后是机械性能。
稀土永磁材料具有较高的硬度和脆性,容易产生裂纹和断裂。
因此,制备稀土永磁材料时需要采用一系列的加工过程和工艺来改善其机械性能,如烧结、热压、退火等。
稀土永磁材料的结构也是影响其性能的关键因素之一、稀土永磁材料一般由纳米晶颗粒组成,这些纳米晶颗粒通过有序排列形成磁畴。
磁畴内的磁矩方向几乎完全一致,而磁畴之间的相互作用则是相反的。
这种特殊的结构使得稀土永磁材料具有较高的磁性能。
另外,稀土永磁材料还可以采用交换耦合磁性结构来提高其磁性能。
交换耦合是指通过控制晶格中的相互作用,使得磁畴之间的磁耦合增强,从而提高材料的磁性能。
利用交换耦合,可以显著增加稀土永磁材料的矫顽力和剩磁,提高其磁能积。
综上所述,稀土永磁材料具有较高的磁性能、热稳定性、抗腐蚀性和机械性能等优势。
其性能与结构密切相关,通过改变材料的结构和添加适量的过渡金属元素等方法,可以进一步提高稀土永磁材料的性能,拓展其应用领域。
稀土永磁简介演示
稀土永磁简介演示contents •稀土永磁概述•稀土永磁材料特性•稀土永磁材料制备工艺•稀土永磁材料的应用案例•稀土永磁材料市场现状与前景•总结与展望目录稀土永磁定义•稀土永磁:指利用稀土元素(如钕、钐、铈等)及其化合物制成的永磁材料,具有高矫顽力、高剩磁感应强度等特性。
以钕、铁、硼为主要成分,是目前磁性能最高、应用最广的稀土永磁材料。
钕铁硼永磁材料钐钴永磁材料其他稀土永磁材料以钐、钴为主要成分,具有高温稳定性好、耐腐蚀性强的特点,适用于高温、高湿等恶劣环境。
如铝镍钴、铁铬钴等,具有特殊磁性能和物理性能,满足不同应用场景的需求。
030201稀土永磁材料分类电机领域:稀土永磁材料在电机领域应用广泛,如直流电机、交流电机、步进电机等,提高电机的功率密度和效率。
电子领域:手机、电脑、音响等电子产品中大量使用稀土永磁材料,如扬声器、磁头、磁盘驱动器等。
医疗器械:稀土永磁材料在医疗器械中也有应用,如核磁共振成像仪(MRI)中的超导磁体。
新能源领域:风力发电、电动汽车等领域也广泛应用稀土永磁材料,如风力发电机中的永磁同步发电机、电动汽车中的驱动电机。
综上所述,稀土永磁材料在多个领域具有广泛应用,随着科技的进步和产业的发展,其应用领域还将不断扩大。
稀土永磁材料应用领域高矫顽力稀土永磁材料具有高矫顽力,意味着它们能够在强磁场环境中保持磁稳定性,不易被外部磁场干扰或磁化。
持久性磁化高矫顽力还意味着这些材料一旦磁化,就能持久保持磁化状态,不易退磁,从而确保长期稳定的磁性能。
磁存储能力稀土永磁材料具有高磁能积,代表它们能够在单位体积内存储更多的磁能量,提高磁器件的储能密度。
高磁导率这些材料的高磁能积还与其高磁导率有关,使得磁场能够在材料中迅速传播,降低磁滞损耗,提高磁效率。
高磁能积稀土永磁材料在高温或低温环境下均能保持良好的磁性能稳定,不易出现热退磁或温度漂移现象。
温度稳定性这些材料的磁性能随时间变化较小,能够长期保持稳定的磁性能,满足长期使用要求。
稀土永磁材料概述
稀土永磁材料概述稀土永磁材料是指由稀土元素和一些过渡元素组成的稀土磁体材料。
它们在磁性、热稳定性和磁学性能方面具有显著的优势,因此在现代电子技术、通信技术、医学器械和航空航天等领域得到了广泛应用。
稀土永磁材料的出现可以追溯到20世纪60年代初。
起初,人们利用钕铁硼永磁合金等材料,但由于它们存在一些局限性,尤其是热稳定性差和制备工艺复杂等问题,无法满足工业发展的需求。
随后,钕铁硼永磁材料得到了广泛研究和应用,它具有高剩磁、高矫顽力和较好的抗氧化性能。
但是,由于稀土元素的稀缺性和获取困难性,稀土永磁材料的价格昂贵,限制了其在一些领域的应用。
稀土永磁材料主要包括钕铁硼、钴钕铁、钕铁锕、钕铁碲等。
其中,钕铁硼永磁材料是目前应用最广泛的一种。
钕铁硼永磁材料的磁性能优良,是目前已知磁体材料中的磁能积最高的材料,可达到高达400kJ/m³。
钕铁硼的你磁性是铝镍钴的10倍以上,是钍铁锕的5倍以上。
它具有高磁能积、高剩磁和高矫顽力等特点,适用于电机、发电机、传感器和磁存储领域。
钴钕铁是一种具有较高剩磁和高矫顽力的稀土永磁材料。
钴钕铁的磁能积介于钕铁硼和钍铁锕之间,通常用于电机、传感器和计算机等电子产品中。
钕铁锕是一种在高温下具有稳定性的稀土永磁材料,适用于高温工况下的应用,如航空、航天和核磁共振。
钕铁碲是一种具有良好石墨化能力的稀土永磁材料。
它具有高剩磁和高矫顽力的特点,在电机、计算机和磁记录等领域得到了广泛应用。
稀土永磁材料具有磁性能优良、热稳定性好和加工性能高等优点。
然而,稀土元素的稀缺性和环境污染问题也制约了它们的产业化发展。
为了解决这些问题,人们开始研究和开发其他替代性的磁体材料,如磁性合金、软磁材料和石墨材料等。
综上所述,稀土永磁材料因其优良的磁性能和热稳定性,在现代科技领域具有广泛的应用前景。
随着材料科学技术的发展,人们将进一步研究和开发更加高性能和环保的稀土永磁材料,以满足人们对新材料的需求。
稀土永磁材料在磁共振成像中的应用创新
稀土永磁材料在磁共振成像中的应用创新1. 引言磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)作为一种医学影像技术,在临床诊断中起着不可替代的重要作用。
它通过利用人体组织中的原子核的磁共振信号来获得高分辨率的影像。
而稀土永磁材料,由于其独特的磁性特性,近年来在磁共振成像中的应用得到了许多创新。
本文将对稀土永磁材料在磁共振成像中的应用进行探讨,包括稀土永磁材料的基本特性、在磁共振成像中的优势、应用创新等方面进行介绍和分析。
希望通过本文的阐述,能够更深入地了解稀土永磁材料在磁共振成像领域的重要作用。
2. 稀土永磁材料的基本特性稀土永磁材料,是一类由稀土元素和过渡金属组成的磁性材料。
相比于其他磁性材料,稀土永磁材料具有较高的矫顽力和矫顽力积,使其具有更强的磁性能和更稳定的磁性。
同时,稀土永磁材料还具有较高的磁导率和较低的磁阻,使得其更适合在磁共振成像中应用。
稀土永磁材料具有高磁导率和磁导抑制特性。
在磁共振成像中利用其高磁导率,可以增加磁场强度,提高成像信噪比,使得图像更加清晰。
同时,稀土永磁材料还能够通过磁导抑制降低磁场不均匀性,减少成像伪像的出现。
3. 稀土永磁材料在磁共振成像中的优势稀土永磁材料在磁共振成像中具有许多优势,主要包括以下几个方面:3.1. 高磁化强度稀土永磁材料具有较高的磁化强度,可以产生更强的磁场,提高成像信噪比。
这使得在相同扫描时间内,可以获得更高质量的影像,对于观察细微病变和疾病的变化非常有帮助。
3.2. 磁导抑制能力稀土永磁材料的磁导抑制能力较强,可以有效降低磁场不均匀性造成的成像伪像。
这使得在成像过程中,可以获得更清晰、更精确的图像,提高诊断的准确性。
3.3. 长时间稳定性稀土永磁材料具有较高的稳定性,可以在长时间的成像过程中保持较稳定的磁性能。
这对于需要进行长时间成像的病例非常重要,保证了成像结果的可靠性。
3.4. 低磁阻特性稀土永磁材料具有较低的磁阻特性,可以减小磁场强度衰减带来的影响。
稀土永磁材料行业发展现状及建议
稀土永磁材料行业发展现状及建议稀土永磁材料是一种具有特殊磁性能的材料,具有较高的磁能积和良好的磁化特性,被广泛应用于电机、汽车、电子产品等领域。
稀土永磁材料的发展现状对于国家经济发展和产业结构调整具有重要意义。
本文将对稀土永磁材料行业的发展现状进行分析,并提出相应的建议。
一、现状分析1. 稀土永磁材料市场需求增长迅速随着新能源汽车、高速铁路、风力发电等领域的快速发展,稀土永磁材料的市场需求也在不断增加。
在电子产品、医疗设备、磁性材料等领域,也对稀土永磁材料提出了更高的要求,这些因素都促进了稀土永磁材料市场的迅速增长。
2. 技术创新不断推动产业发展在稀土永磁材料行业,技术创新一直是推动产业发展的重要因素。
目前,我国在稀土永磁材料的研发领域已经取得了一定的成果,部分技术水平已经达到国际先进水平。
国内企业也在加大技术研发投入,提高产品质量和工艺水平,不断提升自主创新能力。
3. 产业集中度低,市场竞争激烈虽然国内稀土永磁材料行业发展迅猛,但目前行业内企业的规模较小,产业集中度低,竞争激烈。
国际市场上的稀土永磁材料产品也不乏优质产品,国内企业面临着来自国外企业的激烈竞争。
4. 环保压力不断增大稀土永磁材料的生产对环境的影响较大,主要体现在采矿、冶炼和废水处理等环节。
当前,国内外都在加大对环境保护的力度,稀土永磁材料行业也面临着严峻的环保压力。
二、建议1. 提高自主创新能力,加强技术研发投入稀土永磁材料行业要保持持续的发展,必须加大技术创新力度,提高自主创新能力。
国内企业应加强与高校、科研院所的合作,加大技术研发投入,加强新材料、新工艺、新设备的研发,提高产品的附加值,提高行业竞争力。
2. 促进产业升级,提高产品质量针对产业集中度低、竞争激烈的现状,建议国内企业加强合作,进行产业整合,提升产业集中度,形成规模效应,提高产品质量和竞争力。
加强对产品质量的管理,并加大对产品的创新和升级,提高企业核心竞争力。
3. 解决环保难题,推进绿色发展面对环保压力不断增大的挑战,建议稀土永磁材料行业加大环保投入,强化环保设施建设,推进“减排、清洁、节能、循环利用”的发展理念,推动绿色制造和绿色发展。
稀土永磁材料
稀土永磁材料李世东材卓121 03摘要:稀土永磁材料具有高的磁能积、良好的稳定性、不易受温度、外界磁场和冲击的影响,它广泛用于雷达、航天技术、卫星通信、计算机、自动控制,旋转机械设备、交通运输、磁分离、石油化工、医疗卫生、电动玩具、办公设备、以及各种仪器仪表等方面。
稀土钕铁硼永磁材料产业本身是个新兴产业,新的应用领域在不断涌现,特别是以信息产业为代表的知识经济发展,给稀上永磁等功能材料不断带来新的用途。
除了在上述等方面的广泛应用外,汽车中的发电机、电动机和音响系统、风力发电、节能电梯、变频空调等应用已经开始,这将极大地带动钕铁硼永磁材料产业的发展。
关键词:稀土永磁材料制备特性分类应用Abstract: Rare earth permanent magnetic material with high magnetic energy product, good stability, less susceptible to temperature, the influence of external magnetic field and impact. It is widely used in radar, space technology, satellite communication, computer, automatic control, rotation machinery and equipment, transportation, magnetic separation, petroleum chemical industry, medical and health, electric toys, office equipment, and a variety of instrumentation, such as aspects. Rare earth neodymium iron boron permanent magnetic material industry is a new industry, new application areas are emerging, especially in the information industry as the representative of the knowledge economy development, to dilute the permanent magnet and other functional materials continue to bring new uses. In addition to a wide range of applications in the automotive, motor and audio systems, electric motors and sound systems, wind power, energy saving, energy saving, such as the application has begun, which will greatly promote the development of the permanent magnet material industry.Key word:Rare earth permanent magnetic material Preparation Characteristic Classification Application引言:永磁材料作为一种重要的功能材料,已被广泛应用于能源、交通、机械、医疗、计算机、家电、航天等领域,深入国民经济的方方面面,其产量与用量已成为衡量一个国家综合国力与国民经济发展水平的重要标志。
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稀土永磁材料综述摘要:磁性材料与我们的生活息息相关,磁性材料经历了从非稀土到稀土发展过程,本文综述了非稀土永磁材料的发展历程和第一代、第二代、第三代稀土永磁材料的发展史、分类、制造工艺及应用,并对稀土永磁材料发展现状做出展望与总结。
关键词:稀土;磁性材料;工艺;应用Review of rare earth permanent magnet materialsAbstract: Magnetic materials is closely linked with our life,magnetic materials has experienced from non rare earth to rare earth permanent magnetic materials. This paper summarized the development of non rare earth permanent magnetic materials and development history, classification , manufacturing process and application of the first generation, second generation,the third generation rare earth permanent magnetic material.In the end the development and prospect status of rare earth permanent magnetic materials was given.Keywords: rare earth; magnetic material; technology;application0绪论磁性材料是一种古老而年轻的、用途广泛的基础功能材料,在长期的发展过程中,其应用已经渗透到了国民经济和国防的各个方面,磁性材料本身也得到了很大的发展。
人类使用永磁材料已经有几千年的历史,发展至今,永磁材料现在在人们的日常生活中已经起着十分重要的作用,其应用也几乎遍及人类生活的各个方面,并且其应用范围还在不断扩大。
与此同时,永磁材料的性能也已经取得了长足的进步。
众所周知,在永磁材料更新换代的发展历史中,材料的最大磁能积(BH)max 一直是衡量材料性能水平的最基本指标。
1非稀土永磁材料的发展历程人类最早使用的永磁体是1900年前后出现的淬火马氏体钢,二十世纪初,科学家们想了各种办法,试图提高这种钢材的硬磁性能,随后出现了钨钢、铬钢等,在1917 年前后日本人发明了含有W、Cr、 C 的钴钢,从而使这种材料的矫顽力Hc 有了很大的提高。
但有一部分人一直在试图寻找一种新型的永磁材料以全面取代这种碳钢。
到1931 年,日本人发明了铸造AlNiCo 系永磁合金,从而使永磁材料的发展进入了一个全新的阶段,虽然这种合金的价格颇高,但基本上还是全部开始使用这种新型永磁材料。
于是人们又开始投入大量的精力来研究这种AlNiCo 系永磁材料。
在对这种材料的研究中,人们相继在铸造法的基础上发展出粉末烧结法,并研究出柱状晶AlNiCo 合金,从而使这种材料的性能有了很大的提高。
1950 年,磁铅石型钡铁氧体永磁材料BaM 在荷兰Philips 公司问世,其特点是虽然它的饱和磁化强度Ms 比较低,但矫顽力Hc 很高,价格十分便宜;到1963 年,又出现了锶铁氧体永磁SrM。
2第一代稀土永磁材料稀土原子与钴原子按1:5组成的化合物为基相的稀土永磁合金。
简称为RCo5,是第一代稀土永磁合金。
RCo5化合物具有CaCu5型六方晶结构(如图中所,稀土原子占据a晶位,Co原子占据c和g晶位。
大多数示),空间群为P b/mmmRCo5化合物都具有很高的磁晶各向异性,高的饱和磁化强度和高的居里温度,表1示出了某些RCo5化合物在室温下的基本磁性。
以SmCo5为例,其磁晶各向异性常数K1=11~20×106J/m3,各向异性场HA=20~35MA/m,饱和磁化强度μ0 M S=1.14T,居里温度Tc=1000K(727℃),因而是理想的永磁材料。
2.1 发展简史RCo5化合物的研究起始于20世纪50年代,由于稀土分离技术的进步,促进了稀土与过渡族金属化合物的制备与研究。
最早发现GdCo5具有单轴各向异性,其粉末具有较高的矫顽力(达到640kA/m),这预示着RCo5系列化合物有可能成为优良的永磁材料。
随后又发现YCo5和SmCo5有更高的磁晶各向异性。
1967年美国人斯特纳特(K.J.Strnat)粉末法制造出第一块实用的SmCo5永磁体,(BHmax=40•6kJ/ms。
随着等静压和液相烧结技术的开发成功,磁体的性能迅速得到提高,到70年代初期,RCo5型永磁合金的制造工艺已逐步完善和成熟。
1975年RCo5系永磁合金已进入商品化市场。
1980年实验室的最高磁性水平为(BH)max=223kJ/m3。
2.2 分类1:5型稀土钴永磁合金包括以下几种:(1)SmCo5永磁合金。
是使用最多的一种合金,它有极高各向异性场和内禀矫顽力H CJ=1200~2400kA/m;商品的磁能积为(BH)max=130~180kJ/m3。
有良好的温度特性。
(2)(Sm,Pr)Co5永磁合金。
这种合金是用镨取代SmCo5合金中部分钐而得到的,目的是提高合金的最大磁能积。
因为PrCo5的饱和磁化强度理论值高于SmCo5的,但是镨的加入降低了各向异性场,因此合金的矫顽力低于SmCo5,而且磁体的长时间稳定性也不如SmCo5。
(3)MMCo5永磁合金。
“MM”是富铈的混合稀土金属的简写。
采用混合稀土主要是为了降低成本,但磁性也随之下降,而且合金的居里温度降低(丁。
一500~C),易于氧化,温度稳定性不好。
(4)(Sm,HRE)Co5永磁合金。
这类合金是用钆、镝、钬和铒等重稀土元素(缩写为HRE)取代SmCo5中部分钐,目的是改善磁体的温度稳定性,降低剩磁B,的温度系数。
调整Sm~HRE的比例,可使Br的温度系数为零,甚至为正。
但磁性下降,而且成本高得多。
(5)R(CoCuFe)5~7(R=Sm,Ce)永磁合金。
这类合金是在RCo5合金基础上用铁和铜取代部分钴,最大磁能积略低,但矫顽力低许多,它是以RCo5为基相,含有R(CuFe)5相沉淀硬化的多相结构。
低矫顽力的合金易于磁化,所需磁化场不像SmCo5的那样高,这在某些特殊应用场合是非常有用的。
一般认为RCo5单相合金的磁硬化机制是反磁化畴的形核与长大。
而R(CoCuFe)5~7多相结构合金的磁硬化机制是阻碍畴壁位移的钉扎。
2.3 生产工艺1:5型稀土永磁合金主要采用粉末冶金工艺液相烧结技术制造。
例如SmCo5磁体,在熔炼前配制两种成分的原料:一种是基相,按32%~33%钐+68%~67%钴;另一种是液相,按60%钐+40%钴配比。
两种原料分别进行熔炼并浇注成锭。
然后,将两种钢锭按36%~37%钐+64%~63%钴配置在一起,经在保护介质中研磨,得到3~5μm的粉末。
也可以利用还原扩散工艺直接从氧化钐和金属钴粉制取两种合金粉末,然后混合在一起。
最后,再经过磁场中成形和烧结处理,得到烧结磁体。
中国颁布的国家标准(GB4180--84)中对1:5型稀土钴永磁合金的牌号和磁性做了规定(表2)。
2.4应用RCo5永磁体虽有很高的磁性和居里温度,但在加热时,其内禀矫顽力比剩磁降低的速度要快得多,如SmCo5磁体的磁性在475℃附近降低到接近于零,SmCo5磁体的使用温度上限为250℃左右。
这类磁体含有大量的钐、镨(或铈)及钴,成本昂贵,且机械强度和加工性也较差。
因此,限制了其应用范围的扩大,只在一些特殊要求的电讯器件、电子钟表、微波器件和测量仪表中使用。
很多应用场合已被2:17型稀土钴永磁合金和钕铁硼永磁合金代替。
3 第二代稀土永磁材料稀土原子与钴原子按2:17比例组成的化合物为基相的稀土永磁合金,简称R2Co17是第二代稀土永磁合金。
R2Co17化合物在高温下具有Th2Ni17型晶体结构,低温下要转变为Th2Zn17型晶体结构。
Th2Ni17型结构属六方晶系(图1),空间群为P63/mmc其中稀土占据b和d晶位,Co占据g、k、f和j晶位。
Th2Ni17与Th2Zn17为同素异构体,二者结构很相似(图2),其中稀土占据c晶位,co(或Fe)占据d、f、h和c晶位。
Th2Zn17结构属菱方晶系,空间群为R3m。
R2Co17系化合物的饱和磁化强度比RCo5高许多,而且居里温度也较高,图3和图4分别示出RCo5,R2Co17,R2Fe l7和R2Fe l4B相的饱和磁化强度与居里温度值。
因此R2Co17理论上的最大磁能积也高,例如Nd2Co17,其μoMs=1.65T,[(BH)max]理论=539kJ/m3.但是除了钐、铒和铥外,大多数R2Co17化合物都是易基面的,各向异性较低,不可能成为高性能永磁材料。
Sm2Co17虽有易磁化轴,但各向异性场和矫顽力很低(K1=3.2×10-6J/m3,HA=5200kA/m),也难以成为实用的永磁材料,必须通过其他途径来改善矫顽力。
3.1简史1976年德国的纳格尔(H.Nagel)等人在研究Sm2(Co1-x Fe x)17合金系的基础上,通过添加锰、铬等元素得到了两种高性能2:17型永磁体:(1)Sm2(Co0.8Fe0.09Mn0.15)17,其性能为(BH)max=222.8kJ/m3,Br=1.13T,H cJ=1066.6kA/m。
(2)Sm2(Co0.8Fe0.09Cr0.02)17,其磁性为(BH)max=238.8kJ/m3,Br=1.1T,HcJ=579kA/m。
这两种永磁体都是单相的,其矫顽机理是通过由反磁化畴的形核与长大的临界场来决定的。
它们的温度稳定性较差,制造工艺复杂,重复性很不好,因此这两种永磁合金在工业上未能得到应用。
另-方面,在Sm(Co,Cu)。
三元沉淀硬化材料的基础上,通过添加铁、锆、钛和铪等元素发展起来的Sm(Co,Cu,Fe,M)z(M=Zr,Ti,Hf等;Z=7.0~8.3)永磁合金在工业上获得了广泛应用。
Sm(Co,Cu,Fe,M)z合金是以2:17相为基体,有少量1:5沉淀相的多相合金。
实验表明:合金在高矫顽状态下,内部结构是-种具有菱方晶格的胞状组织,胞内是2:17相。
每-个2:17相的颗粒被1:5相的薄层所包围,形成孤立的胞状结构,1:5相起着阻碍畴壁运动的作用,它们的矫顽力正是由1:5相对畴壁的钉扎强度所决定。
1977年日本人小岛等用粉末冶金法研制出(BH)max=238.8kJ/m3,Br=1.12T,HcJ=557kA/m的Sm(Co,Cu,Fe,Zr)72的永磁体。