稀土永磁材料基础知识共33页
关于稀土永磁材料详细说明
关于稀土永磁材料一、稀土永磁材料简介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。
稀土永磁分钐钴(SMCo)永磁体和钕铁硼(NdFeB)系永磁体，其中SmCo磁体的磁能积在15～30MGOe之间，NdFeB系永磁体的磁能积在27～50MGOe之间，被称为“永磁王”，是目前磁性最高的永磁材料。
钐钴永磁体，尽管其磁性能优异，但含有储量稀少的稀土金属钐和稀缺、昂贵的战略金属钴，因此，它的发展受到了很大限制。
我国稀土永磁行业的发展始于60年代末，当时的主导产品是钐-钴永磁，目前钐-钴永磁体世界销售量为630吨，我国为90.5吨(包括SmCo磁粉)，主要用于军工技术。
随着计算机、通讯等产业的发展，稀土永磁特别是NdFeB永磁产业得到了飞速发展。
稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料，它比十九世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍，比铁氧体、铝镍钴性能优越得多，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。
由于稀土永磁材料的使用，不仅促进了永磁器件向小型化发展，提高了产品的性能，而且促使某些特殊器件的产生，所以稀土永磁材料一出现，立即引起各国的极大重视，发展极为迅速。
我国研制生产的各种稀土永磁材料的性能已接近或达到国际先进水平。
现在稀土永磁材料已成为电子技术通讯中的重要材料，用在人造卫星，雷达等方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。
目前稀土永磁应用已渗透到汽车、家用电器、电子仪表、核磁共振成像仪、音响设备、微特电机、移动电话等方面。
在医疗方面，运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法”，使得疗效大为提高，从而促进了“磁穴疗法”的迅速推广。
在应用稀土的各个领域中，稀土永磁材料是发展速度最快的一个。
它不仅给稀土产业的发展带来巨大的推动力，也对许多相关产业产生相当深远的影响。
二、稀土永磁材料分类1.稀土钴永磁材料，包括稀土钴(1-5型)永磁材料SmCo5和稀土钴(2-17型)永磁材料Sm2Co17两大类。
第三章、稀土永磁材料
稀土永磁材料的制备：熔炼、浇铸机械合 金化等 熔炼技术： 真空感应熔炼法 （最常用）
真空电弧熔炼法（多用于实验室研究） 真空热还原扩散法（近年来得到发展）
合金化或控制合金的结晶组织或制粉：
浇铸/机械合金化/熔体快淬法/气体雾化法/高频震荡 雾化法
第一节、真空感应熔炼制备稀土磁性材料
一、原材料的选择
原材料选择是保证合金成分的关键。 选择标准：一、使成分符合技术要求；二、控制原料 带入的有害杂质
1、金属钕的选择：
(1)、注意碳含量是否偏高 (2) 、少量Pr允许，其他稀土元素对磁性能不利 (3)、生产高性能NdFeB磁体要求：
Ce/RE<0.05% ; Nd/RE≥99.5% ; ∑RE≥99.8%
4、真空坩埚反应
熔炼条件下坩埚材料与合金液强烈作用 一污染源
例：刚玉坩埚、坩埚周围的MgO填充料
合金的又
5、冷坩埚悬浮熔炼技术
一种以原料本身结晶的容壳为容器的晶体生长技术。 用于活泼金属、强磁性材料NdFeB及金属间化合物等的 熔炼。（示意图如下） 特点:(1)不受坩埚材料污染 (2)坩埚寿命长
第节、真空感应熔炼稀土永磁合金工艺
元素控制因素及机理：
（1）、能严格控制合金中活泼元素，保证了合金的性能、质 量及稳定性。 （2）、充氩气条件下，可有效减少合金的挥发损失。
2、 真空脱气
主要是去除合金中的H、N 氢、氮在合金中的溶解度：
H 2 2[ H ] [H ] kH N 2 2[ N ] [N ] kN pN2 pH 2
2、炉料的最佳尺寸范围
穿透深度：当电磁波从导体表面向内部传播时，经过 距离d后，其值衰减到表面值的1/e，这段距离称为导体 的穿透深度。
(整理)稀土永磁材料概述
稀土永磁材料概述从广义上讲，所有能被磁场磁化、在实际应用中主要利用材料所具有的磁特性的一类材料成为磁性材料。
它包括硬磁材料、软磁材料、半硬磁材料、磁致伸缩材料、磁光材料、磁泡材料和磁制冷材料等，其中用量最大的是硬磁材料和软磁材料。
硬磁材料和软磁材料的主要区别是硬磁材料的各向异性场高、矫顽力高、磁滞回线面积大、技术磁化到饱和需要的磁场大。
由于软磁材料的矫顽力低，技术磁化到饱和并去掉外磁场后，它很容易退磁，而硬磁材料由于矫顽力较高，经技术磁化到饱和并去掉磁场后，它仍然长期保持很强的磁性，因此硬磁材料又称为永磁材料或恒磁材料。
古代，人们利用矿石中的天然磁铁矿打磨成所需要的形状，用来指南或吸引铁质器件，指南针是中国古代四大发明之一，对人类文明和社会进步做出过重要贡献。
近代，磁性材料的研究和应用始于工业革命之后,并在短时间内得到迅速发展.现今,对磁性材料的研究和应用无论在广度或者深度上都是以前无可比拟的,各类高性能磁性材料，尤其是稀土永磁材料的开发和应用对现代工业和高新技术产业的发展起着巨大的推动作用。
永磁材料性能要求永磁材料的主要性能是由以下几个参数决定的1.2.1最大磁能积：最大磁能积是退磁曲线上磁感应强度和磁场强度乘积的最大值。
这个值越大，说明单位体积内存储的磁能越大，材料的性能越好。
1.2.2饱和磁化强度：是永磁材料极为重要的参数。
永磁材料的饱和磁化强度越高，它标志着材料的最大磁能积和剩磁可能达到的上限值越高。
1.2.3矫顽力：铁磁体磁化到饱和后，使它的磁化强度或磁感应强度降低到零所需要的反向外磁场称为矫顽力。
它表征材料抵抗退磁作用的本领。
1.2.4剩磁：铁磁体磁化到饱和并去掉外磁场后，在磁化方向保留的剩余磁化强度或剩余磁感应强度称为剩磁。
1.2.5居里温度：强铁磁体由铁磁性和亚铁磁性转变为顺磁性的临界温度称为居里温度或居里点。
居里温度高标志着永磁材料的使用温度也高。
稀土永磁材料的主要类型至今，稀土永磁材料已有两大类、三代产品第一大类是稀土-钻合金系（即RE-Co永磁），它又包括两代产品。
稀土永磁材料基础知识演示课件
* 陶瓷材料 原料：无机化合物 工艺：成型烧结、熔融固化、单晶生产 产品：普通陶瓷、新型陶瓷
* 高分子材料 原料：有机化合物 工艺：高温、高压精馏、蒸馏、聚合反应、化学反应 产品：高分子材料
-- 铸造类（Al-Ni-Co 铝镍钴） -- 铁氧体（Br-Ferrite，Sr-Ferrite） -- 稀土永磁（SmCo5、Sm2Co7、Nd2Fe14B） -- 其他
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磁性材料分类
?制约永磁材料的因素： -- 原材料资源 -- 磁性能的优劣 -- 价格高低
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稀土永磁材料概况
? 50年代末 -60年代初 ---研发阶段 -- 1959 年BH（Max ）<1 -- 第一代稀土永磁材料： 钆钴GdCo5
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钕铁硼永磁材料制造工艺
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钕铁硼永磁材料制造工艺
NdFeB是按一定配比将金属钕、铁硼合金和为某种目的有意添加的金属料加 入真空感应炉，在氩气保护下熔炼成NdFeB合金
工作温度 小于80度 小于100度 小于120度 小于150度 小于180度 小于200度
矫顽力Hcj Hcj>12KOe Hcj>14KOe Hcj>17KOe Hcj>20KOe Hcj>25KOe Hcj>30KOe
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稀土永磁材料的特性、主要参数
解除外部磁场的时 候，残留在永磁材 料上的磁场称为剩 磁（Br）
为完全去除永磁材 料上的剩磁，施加 的外部反向磁场的 大小称之为矫顽力 （Hcj）
由外部磁场的强度与永磁材料被磁化的强度构成一个闭合循环曲线。
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稀土永磁基础知识介绍
环类产品
R213×r213×59×91等大瓦
稀土永磁事业部
湖南航天磁电有限责任公司
目 录
一
烧结钕铁硼产品简介
二
烧结钕铁硼生产工艺简介
三
烧结钕铁硼检测设备简介
稀土永磁事业部
湖南航天磁电有限责任公司
稀土永磁事业部
湖南航天磁电有限责任公司
熔 炼
原理：中频交流电通过真空感应熔炼炉的感应线圈时，产生交替变化的磁场，使坩埚 内的金属内部产生感应电流。电流为克服金属表面的电阻做功而产生热，从而达到加热、
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湖南航天磁电有限责任公司
切 片 机
线 切 割
立 轴 磨
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湖南航天磁电有限责任公司
成 型 磨
双 面 磨
内
外
圆 磨
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湖南航天磁电有限责任公司
电 镀
镀 层
锌（蓝白锌、白锌、彩锌、黑锌）
镍
盐雾要求 （5%NaCl，35℃）
24h或48h
48h
镀层厚度 （单面）
5~7μ m
磁能积BHm(MGOe)
28～32 31～34 33～36 36～39 38～41 40～43
45 48 50
52
13.3～13.8 13.7～14.2 14.0～14.5
14.3～14.7
43～46 46～49 48～51
50～53
稀土永磁事业部
湖南航天磁电有限责任公司
字母 Hcj（kOe） Tw(℃)
检 测 设 备
设备名称
ICP（等离子发射光谱仪） 激光粒度分布仪 氢氧分析仪 金相显微镜 X荧光镀层测厚仪 磁性能测试仪 HAST试验箱 碳硫分析仪 盐雾试验箱 测试成分 测试粒度分布 测试氧、氢含量 测试围观组织结构 测试镀层厚度 测试磁性能 测试产品耐老化性能 测试碳、硫含量 测试镀层耐腐蚀性能
第七章 稀土磁性材料资料
材料：
– 工业纯铁、 硅钢
– 坡莫（Fe-Ni）合金
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– 软磁铁氧体
几种 主要 磁性 材料 的退 磁曲
线
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1.6 磁性材料分类
（1）按化学组成分类 金属磁性材料、非金属(铁氧体)磁性材料
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E.磁能积(BH)m 最大磁能积[(BH)max ]或简写为[ (BH)m]是退
磁曲线上磁感应强度 Br 和磁场强度 H 乘积的最大 值，此值越大，说明单位体积内储存的磁能越大， 材料的性能就越好。 F.矫顽力
铁磁体磁化到饱和以后，使它的的磁化强度或 磁感应强度降低到零所需要的反向磁场称为矫顽力 Hc。它表征材料抵抗退磁作用的本领，Hc值要大， 一般为Hc﹥103A/m
反铁磁性
磁矩的排列与磁性的关系
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1.3 铁磁性的的宏观表征
（1）磁化曲线
v 1）在微弱的磁场中，B 和 M 均随 H 的增大而缓慢上 升。M 与 H 之间近似呈线
性关系，并且磁化是可逆的；
v 2）随 H 继续增大，B 和
M 急剧升高，磁导率μ增大
的非常快，并且出现极大值 μm ；
3）随 H 继续增大，B 和 M 增加趋 势变缓，μ减小并趋于μ0 。当 H 达 到 Hs 时，M 达到饱和值 Ms，而 B （= H+M）仍然继续升高。
顺磁性
磁矩的排列与磁性的关系
8
④ 抗磁性物质 不存在未成 对电子 → 没有永久磁矩。 惰性气体，不含过渡元素 的离子晶体，共价化合物 和所有的有机化合物，某 些金属和非金属。
稀土永磁材料课件
磨、粘结等加工成各种形状和尺寸的磁体。
03
稀土永磁材料的种类和应用
钕铁硼永磁材料
总结词
具有高剩磁、高矫顽力和高磁能积等特 点，是目前应用最广泛的稀土永磁材料 。
VS
详细描述
钕铁硼永磁材料是以金属钕、铁、硼为主 要成分的永磁体，其剩磁、矫顽力和磁能 积等性能指标均优于其他稀土永磁材料。 由于其优异的磁性能和较低的生产成本， 钕铁硼永磁材料广泛应用于汽车、电子、 能源、环保等领域，如电动机、发电机、 风力发电机、传感器等。
技术创新需求
随着科技的不断进步，对稀土永磁材料性能的要求也越来越高， 需要不断进行技术创新和研发。
对未来研究和应用的建议
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加强资源开发与环境保护
加大稀土资源的勘探和开发力度，同时加强环境 保护措施，降低对环境的负面影响。
降低制造成本
通过技术创新和规模化生产等方式，降低稀土永 磁材料的制造成本，促进其在更多领域的应用。
铝镍钴永磁材料
总结词
具有较高的磁性能和稳定的温度特性，但制造成本较高。
详细描述
铝镍钴永磁材料是以铝、镍、钴为主要成分的永磁体，其剩 磁和矫顽力较高，且温度稳定性较好。由于其较高的制造成 本，铝镍钴永磁材料主要用于高精度和高性能的领域，如航 空航天、医疗设备等。
铁氧体永磁材料
总结词
具有成本低廉、环保等优点，但磁性能相对较低。
能保持较高的磁化强度。
高磁能积
磁能积是衡量磁体储存磁场能量 的能力，稀土永磁材料具有高磁 能积，可以提供更大的磁场能量。
物理特性
居里点高
居里点是磁性材料失去磁性的温度点，稀土永磁材料的居里点较 高，使其在高温环境下仍能保持磁性。
热稳定性好
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
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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稀土永磁材料基础知识
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。