合金永磁体.doc

合金永磁材料一、合金永磁材料概述20世纪永磁材料磁能积的进步现代工业与科学技术广泛应用的永磁材料有铸造AlNiCo永磁材料、铁氧体永磁材料、稀土永磁材料和其他永磁材料等四大类。铸造AlNiCo永磁材料的居里温度Tc高,温度稳定性好,磁感温度系数低。但它含有较多的战略金属Co和Ni。在20世纪60年代稀土永磁出现之前,它的产量曾高达23000t。到1995年铸造永磁材料全球产量降低到约8000t,如今在合金永磁材料中只占据很小部分的份额。铁氧体永磁材料的主要特点是原材料资源丰富,价格低,虽然磁性能不高,仍在汽车工业、音响、通讯、家用电器、办公室自动化设备中得到广泛的应用,其产量近几年仍然保持持续增长,平均年增长率约10%。Sm-Co系永磁材料居里点高,温度稳定性好,但含有较多金属Co和Sm,原料成本价格偏高,因此SmCo系永磁的应用受到限制,自1994年以来其产量逐年降低。稀土铁系永磁材料,如NdFeB系永磁材料,不但磁性能高,而且不含战略金属Co和Ni,相对价格较低,因而得到广泛应用,平均年增长率高达20%-30%,是目前最重要的一种永磁材料。20世纪以来,永磁材料的磁能积不断得到提高,如图所示,其材料的基本成分和性能如表所示。永磁材料的成分与性能类别型号代表性成分磁性能Br/THc/(kA/m)(BH)m(kJ/m3)Tc/℃AlNiCo材料AlNiCo5系8-12%Al,15-22%Ni,5-24%Co,3-6%Cu,--609-56890AlNiCo8系7-8%Al,14-15%Ni,34-26%Co,,5-8%Ti,3-4%Cu,--16040-60860铁氧体永磁Ba铁氧体、Sr铁氧体,粘结铁氧体BaO-6Fe2O3SrO---35025-36450稀土钴系永磁1:5型SmCo永磁62-63%Co。38-37%--1540117-1797202:17型SmCo永磁Sm()--600230-240800粘结SmCo永磁Sm()--1400160-(Fe,M)---2400240-400310-510粘结NdFeB永磁Nd4-13(Fe,M)余B6---210056-1603102:17与1:12间歇化合物永磁Sm2Fe17Nx,Nd(Fe,M)12Nx,Sm3(Fe,M)--200056-160310-600纳米复合永磁Nd2Fe14B/α-Fe,Sm2Fe14Nx/α---64080-160热变形永磁Pr-Fe-Cu-B系,--1100240-360其他永磁材料Fe-Cr-Co系永磁33Cr-16Co-2Si--600Pt-Co系永磁76-78Co--40040-50520-530现代科学技术与信息产业正在向集成化、小型化、超小型化、轻量化、智能化方向发展,而具有超高能密度的永磁材料的出现,有力地促进现代科学技术与信息产业的发展。永磁体是一种能量密度很高的贮能器。利用它可以高效率地实现能量与信息的相互转换,而它本身的能量并不消耗。永磁体能量密度越高,在其气隙或周围空间产生一定磁场所需磁体的体积就越小。下图是具有不同贮能密度的永磁体在其周围空间产生一定磁场所需磁体发体积比较。可见在空隙产生相同磁场(磁通),需要NdFeB磁体的体积是马氏体磁钢(C钢)的1/60,AlNiCo永磁体的l/5,SmCo磁体的2/3-1/2。NdFeB永磁材料是促进当代技术与社会进步的重要的物质基础之一,为新型产业的出现提供了物质保证。产生相同磁场的不同磁体体积比较1-C钢。2-W钢,3-Co钢,4-AlNiCo,5-TiConal6-TiConalG,7-TiConalGG,8-TiConalXX,9-SmCo5,10-(Sm,Pr)Co5;11-Sm2Co17,12-NdFeB二、AlNiCo永磁合金以实用工业产品形式出现的永磁体,最早从本多等人发明的KS钢(1917年,高钴碳素钢)开始。1931年三岛发明的MK钢(Fe-Ni-A1系合金),其矫顽力比KS钢高一倍,不需要淬火处理,这种材料实际上是铝镍钴磁钢(Fe-Al-Ni-Co-Al-Cu合金)的原型。30年代末期,AlNiCo磁钢开始出现。到20世纪70年代,AlNiCo几乎成了永磁体的代