第七章 稀土磁化学与磁性材料
稀土及磁性材料
院、 等学 校 以 及上 市 公 司 、 高 民营 企业 等 ７ 单位 共 同 承 家 担 。 项 目验 收委 员会在认 真 听取 了项 目承揽 单位 的验 收 该
报告 ， 审查 了数据 资料 ， 对生 产基 地 进行 了实地 考 察 并抽
测 了产品 的性能后 一致认 为课题 全面 完成合 同任务 ， 过 通
丙烷 工厂计划 已获 政府认 可 。 世界级 工厂将 被设立 在宁 该 波 ， 产环 氧 丙烷 和苯 乙烯 单体 。 用利 安德 全球 领 先 的 生 利 ＰＯＳ Ｍ生 产管 理技 术 和镇 海炼 化 得天 独厚 的 原料 供应 优 势， 该工 厂有望 成为 全球 成本最 低 的Ｐ Ｍ工厂 。 （ 球 ａＳ 环 聚氨酯 网 ）
料， 由于其 超强 的磁 能量 ， 被广 泛应 用 于信息 、 汽车 、 空 航 航 天 、 电和医疗 器械 等领域 ， 机 市场 前景广 阔 。 随着 当今工 业精 细化 发展 的趋势 ， 用领 域对钕 铁硼 的生 产要求也 越 应 来越精 ， 磁体 体积 要 求愈 加细 小 ， 对 而要 其所 包含 的 磁能 量 却 越来 越高 。 了适 应市 场需 求 ， 为 正海 磁材 公司 每 年都 投 入大量 资金 用于 高端 磁 材的研 发 。 次 ， 公司 研 发出 此 该 的钕铁硼 磁材 ， 各项 指标 均超过 国 内现有 指标数据 。 目前 ，
扩 建 的大项 目 ， 成 后将 使 目前 的 聚烯烃 产能 翻 两番 ， 建 达 ２０ 。 项 目合约被 授予建 立在 全套合 作基 础上 的林德 ０ 万ｔ该
工程 部与 ＣＣＣ的联盟 ， 步的 工作 已经开 始进 行 ， 目计 初 项 划在２ ｌ 年竣 工 。 易美 济公 关 ） ００ （
维普资讯
稀土材料原理知识点总结
稀土材料原理知识点总结一、稀土元素的特性1. 稀土元素的化学性质稀土元素是一组具有相似化学性质的元素，它们在周期表中位于6s26p6下的14个元素，它们具有相似的电子排布和价电子结构，因此具有相似的化学性质。
这使得稀土元素有很多共同的应用领域。
2. 稀土元素的物理性质稀土元素具有很强的磁性和光学性质，这些特性使得稀土元素在磁性材料，光学材料等领域有着广泛的应用。
3. 稀土元素的丰富性尽管稀土元素在地壳中的丰度并不高，但是它们的分布比较均匀，而且存在的总量非常可观。
目前，全球稀土矿主要分布在中国、美国、澳大利亚、巴西等地。
二、稀土材料的磁性1. 稀土磁体的结构稀土磁体主要由稀土元素和过渡金属组成。
稀土元素的4f电子能级在接近费米能级的地方，其相互作用非常强，从而形成了局域磁矩。
而过渡金属元素也具有很强的磁性，两者结合起来形成的磁体具有很强的磁性。
2. 稀土磁体的磁性稀土磁体具有高磁化强度和高磁能积，这些特性使得稀土磁体在磁性材料领域有着广泛的应用，比如用于电机、发电机、传感器等领域。
3. 磁性调控稀土磁体的磁性可以通过调控其组分、结构和工艺来实现。
比如通过改变稀土元素和过渡金属的比例、改变晶格结构、改变烧结工艺等方法，可以调控稀土磁体的磁性，从而满足不同领域的需求。
三、稀土材料的光学性质1. 稀土材料在激光领域的应用稀土元素具有丰富的发射能级和跃迁能级，因此其在激光领域具有广泛的应用。
比如Nd、Yb、Er等稀土元素被广泛应用于固体激光器中。
2. 稀土材料的发光原理稀土材料在受到光激发后会发生电子跃迁，形成发射能级和吸收能级。
当外加激发源不再作用时，这些电子会发生自发辐射，从而产生发光现象。
3. 稀土材料的光谱特性稀土材料的光谱特性主要包括发射光谱和吸收光谱。
通过研究其光谱特性，可以深入了解稀土材料的发光机制和光学性质。
四、稀土材料的电学性质1. 稀土材料在电子器件中的应用稀土元素在电子器件领域也有着广泛的应用，比如用于红外探测器、热释电传感器等。
稀土材料在金属材料中的应用探索
稀土材料在金属材料中的应用探索引言稀土材料是指由第57号镧系元素到第71号镧系元素组成的一组特殊元素。
这些元素具有独特的物理和化学性质，因此在许多领域中被广泛应用。
本文将探索稀土材料在金属材料中的应用，重点讨论其在金属合金、催化剂和磁性材料等方面的应用。
稀土材料在金属合金中的应用稀土元素在金属合金中的应用主要是通过改变合金的组成和微观结构来改变其性能。
首先，稀土元素可以提高金属合金的强度和硬度。
例如，添加锰、锆或铈等稀土元素可以显著增加合金的强度，提高其耐磨性。
此外，镧系金属还可以提高金属合金的热稳定性和耐腐蚀性能。
例如，添加镧元素的镍基合金在高温下具有良好的抗氧化性能和耐腐蚀性能。
稀土元素还可以影响金属合金的晶界和晶粒的形态和尺寸。
通过控制晶界和晶粒的形态和尺寸，可以改变金属合金的力学性能和耐疲劳性能。
例如，添加钇元素可以有效抑制晶界的发展，增加合金的强度和塑性。
此外，添加钇元素还可以使晶粒细化，从而提高合金的抗疲劳性能。
因此，稀土元素在金属合金中的应用对于提高合金的性能具有重要的意义。
稀土材料在催化剂中的应用稀土催化剂是一类重要的催化剂，广泛应用于化学工业中。
稀土元素具有丰富的电子结构和多种氧化态，因此能够形成多种活性位点，从而提高催化剂的催化活性。
稀土催化剂通常是复合催化剂，由稀土元素和其他金属元素组成。
稀土催化剂具有许多独特的催化性能。
首先，稀土催化剂具有优异的低温活性。
许多反应在常规催化剂下需要高温才能进行，但在稀土催化剂的催化下，这些反应可以在较低的温度下进行，从而节约能源和降低成本。
其次，稀土催化剂具有良好的选择性。
由于稀土元素具有复杂的电子结构和多种氧化态，稀土催化剂可以选择性地催化特定的反应，从而得到高纯度的产物。
此外，稀土催化剂还具有良好的热稳定性和耐腐蚀性能，因此在高温和腐蚀性条件下仍能保持良好的催化性能。
稀土材料在磁性材料中的应用稀土材料在磁性材料中的应用是其最重要的应用之一。
稀土磁性材料的应用及前景
强 的 自旋 轨 道 耦 合 等 特 性 ， 在 新 材 料 领 域 ，稀 土 元 素 与 其 它 元 素 形成 稀 土配 合 物 时 ，它 丰 富 的 光学 、 电学 及磁 学 特 性 得
到 了 广 泛 的 应 用 。它 在 稀 土磁
在 迅 速 扩 大 。稀 土 永 磁材 料 主 要应用 在机 电 、 疗 、 选 、 医 磁 计
的 增 长 ，而 我 国 对 电 脑 需 求 的 增长 远远超 过 ２ 的增 长率 ， ％ ０ 因 而 Ｎ Ｆ Ｂ在 Ｖ Ｍ 上 应 用 的 ｄｅ Ｃ
需 求 将 会 成 倍 增 长 。Ｎ Ｆ Ｂ永 ｄｅ 磁 体 在 电脑 中硬 盘 驱 动 器 及 其
永磁材料 中 Ｓ ｍＣｏ磁 体 的 磁 能
金 属 与 合 金 和 铁 氧 体 磁 致 伸 缩 材 料 的 磁 致 伸 缩 系 数 大 １ ２个 － 数 量 级 ；磁 致 伸 缩 应 变 时 产 生
损 耗 ， 发 热 ， 效 率 高 ， 它 不 电 用
制 造 的 电 机 重 量 可 减 小 ３ ％以 ０ 上 。而 在 ｛ 方 面 ， 有 用 小 马 气车 只
无 疲 劳 ， 过 热 失 效 问 题 。广 泛 无 应 用于 声纳 、 动 器、 能 器 、 致 换
卫 星定 位 系统 、 智能 电喷 阎 、 微 型 助 听器 、 声 洗 衣 机 、 疗 器 超 医
械 、 移 传 感 器 等 。近 几 年 来 ， 位 国 外 研 制 了近 千 种 应 用 器 件 ， 我 国 实验 室 ，其 体 积 和 长 度 都 要 发 生 微 小 变 ４ 一 种 ｔ的
功 能 性 材 料 。稀 土金 属 间化 合 物 磁 致 伸 缩 材 料 ，称 为 稀 土 超 磁 致 伸 缩材 料 。稀 土 超 磁致 伸 缩材 料 的磁 致 伸 缩 系数 达 到
稀土磁性材料钕铁硼制造工艺流程
稀土磁性材料钕铁硼制造工艺流程
内容:
一、原料准备
选择优质的钕、铁、硼作为主要原料。
钕通常采用钕氧化物,需要经还原得到金属钕;铁可以采用电解铁等优质铁料;硼一般采用工业级硼酸或硼砂。
按照钕铁硼化学计量比例1:2:1称取各原料,混合均匀备用。
二、熔炼
将混合均匀的钕、铁、硼原料放入炉膛中,在真空或氩气保护气氛下进行熔炼。
将温度逐步升高到约1400°C左右,保温2-4小时,使钕、铁、硼充分熔融并反应生成钕铁硼合金。
三、制型
熔融后的钕铁硼合金经过搅拌使其均匀化,然后用各种成型方法制成所需形状。
常用的成型方法有压力铸造法、注塑法等。
四、热处理
将制好型的钕铁硼进行回火,加热到约800-1000°C,保温几个小时,然后缓慢降温。
这可以改善钕铁硼的微观结构,提高其磁性能。
五、加工
对热处理后的钕铁硼磁体进行切割、抛光等加工,制成终端磁性产品。
加工时要防止氧化,切割时可在氩气中进行。
六、检测
对制成的钕铁硼产品进行磁性能检测,确保其磁化强度、矫顽力等指标符合设计要求,然后包装入库。
稀土永磁材料论文正稿
稀土永磁材料论文正稿自铁器时代以来，含铁的物体与永磁体之间一定距离的吸引力一直是儿童和初学者好奇心的来源。
最早的磁铁是天然磁化的富含氧化铁的石头。
后来对磁性现象尤其是磁化方向特性的研究，使得人们在11世纪发明了罗盘用钢丝磁铁，在18世纪发明了钢棒和马蹄形磁铁。
虽然这些永磁体在19世纪的电磁革命中起着很小的作用（当时，电磁体是更好的产生磁场的方法），但是钢丝是最早用于磁记录演示的介质。
20世纪的一系列实践创新，尤其是发现和开发具有足够各向异性的、无论形状如何都能保持其磁化强度的新材料，标志着永磁技术革命的开始，而现在该技术革命仍在不断发展。
含铁磁性的钴或铁的稀土新合金是该革命一项里程碑式的发现。
如今，这些稀土永磁体为大量的实际应用领域提供所需的磁场。
能量存储在磁体附近产生的“杂散”磁场中，产生的能量并不大，相比而言，从一粒米中可获得的化学能要比1kg最好的Nd-Fe-B（约50J）杂散场中存储的磁能更多，但是磁场不需要持续消耗能量，并且与场相关的能量不会因使用而减少。
二、经济背景永磁体是块状功能磁性材料，近几十年来其发展受到原材料成本的强烈影响。
尽管几乎任何元素都可以用于制造薄膜器件，无论是用于电触点的金，用于记录介质的铂合金，用于间隔层或种子层的钌，还是用于交换偏置的铱合金，但不能设想将这些金属用于永磁体，因为它们都太贵了。
图1显示了较新的成本周期表。
永磁材料的选择仅限于前三个成本类别（图中为蓝色、黄色和粉红色）。
（b）磁性元素的地壳丰度，以对数尺度绘制目前，稀土永磁体的年产量约为1.4×105t，全球80%的稀土金属供应量来自中国。
开发替代供应来源需要对矿山进行长期风险投资。
然而，澳大利亚、加拿大、巴西、南非、越南、瑞典和其他地方目前正在研究或开发中的某些新前景将来可能会成为稀土金属的重要来源。
美国目前没有生产稀土，但美国仍然是稀土产品的主要市场。
从历史上看，稀土永磁体的发展因战略性原材料的供应危机而中断。
铁氧体永磁和稀土永磁
铁氧体永磁和稀土永磁铁氧体永磁和稀土永磁是目前最为常见和广泛应用的两种永磁材料。
它们具有不同的物理和化学特性，适用于不同的应用领域。
下面将分别介绍铁氧体永磁和稀土永磁的特性、制备工艺、应用以及优缺点。
1. 铁氧体永磁铁氧体永磁材料是由铁、镁、铁氧体等元素组成的材料。
它具有以下特点：a) 矫顽力高：铁氧体永磁具有高的矫顽力（约为300-400千安/米），能够产生强磁场。
b) 热稳定性好：铁氧体永磁的居里温度高，可达到七百度以上，能够在高温环境下保持较高的磁性能。
c) 价格便宜：相对于稀土永磁材料，铁氧体永磁的价格较低，成本相对较低。
d) 抗腐蚀性能好：铁氧体永磁材料具有良好的抗腐蚀性能，可在一些恶劣环境下使用。
铁氧体永磁的制备工艺包括：熔铸法、粉末冶金法和溶胶-凝胶法等。
其中，粉末冶金法是最常用的制备方法，它通过将铁氧体微粉与粘结剂混合，经压制、烧结和磁化等工序制备成终产品。
铁氧体永磁广泛应用于电机、发电机、传感器、扬声器等领域。
例如，在电机领域，铁氧体永磁被用于制造小型电机、风力发电机组等；在电子领域，铁氧体永磁被用于制造磁头和磁带等。
铁氧体永磁的优点包括价格低廉、磁性能稳定和抗腐蚀性能好。
然而，铁氧体永磁的矫顽力相对较低，且易受磁场温度和震动影响，因此在某些特殊应用环境下会有一定的局限性。
2. 稀土永磁稀土永磁材料是由稀土元素和过渡金属组成的材料。
稀土永磁具有以下特点：a) 高矫顽力：稀土永磁具有非常高的矫顽力（可超过1500千安/米），能产生更强的磁场。
b) 示磁性能好：稀土永磁材料在外加磁场下，具有较高的剩余磁感应强度和高的磁导率。
c) 温度稳定性好：稀土永磁的居里温度较高（通常在300-600摄氏度之间），能在较高温度下保持较高的磁性能。
稀土永磁的制备工艺主要有：粉末冶金法、溶液法、热磁法等。
其中，粉末冶金法是最常用的制备稀土永磁的方法，它通过将稀土金属与过渡金属置于真空和惰性气氛下进行合金化处理，再经过磨碎和形成等工艺制备成终产品。
稀土材料的制备及应用研究
稀土材料的制备及应用研究随着科技的快速发展，稀土已经成为了当今世界上一个重要的工业和科研材料。
稀土元素拥有许多出色的物理和化学特性，广泛应用于航天、电子、核能、磁性材料、照明、催化剂等领域。
然而，由于稀土在自然界中的分布量非常稀少，并且很难获取，其制备成本非常高昂。
因此，如何开发有效的稀土材料制备及应用研究，对现代科技的发展至关重要。
一、稀土材料的制备方法稀土材料的制备涉及到材料科学、化学和物理等多个领域的知识。
基本上，稀土材料的制备可以分为化学方法和物理方法两大类。
1、化学方法化学方法是指利用化学反应过程来制备稀土材料。
其中一种典型的化学方法是溶胶-凝胶法，即将稀土金属和某些化学试剂混合后，在一定的条件下进行反应，形成胶状物，之后将胶体烘干或煅烧，形成稀土材料。
此外，还有沉淀法、水热法、反应烧结法、溶液输送法等多种化学方法。
2、物理方法物理方法是指利用物理力学的原理和方法来制备稀土材料。
其中，一种常见的物理方法是磁性分选法，其基本原理是利用磁性分选机将稀土矿石中的有用成分分离出来，并通过加热和高温等处理后，制备成为稀土材料。
除了磁性分选法之外，还有溅射法、离子注入法、高压反应法等多种物理方法。
二、稀土材料的应用研究稀土材料具有许多独特的性质和应用价值，在近年来得到了广泛的应用和开发。
以下是几种典型的稀土材料应用研究：1、稀土催化剂稀土催化剂广泛应用于燃料电池、石化工业、环保领域等领域。
它可以提高反应速度和催化活性，减少能量损失，延长催化寿命。
例如，氧化铈稀土催化剂可以用来减少车辆排放的有害气体，钐氧化物则可以用来制备新型燃料电池。
2、稀土磁性材料稀土磁性材料是利用稀土元素制备而成的一种特殊材料，具有高磁性、高稳定性和高导磁率等优越的物理性能。
该材料广泛应用于电子、计算机、通讯等领域。
例如，永磁铁钕稀土磁性材料已经成为了现代计算机硬盘的关键材料之一，能大大提高计算机的存储速度和密度。
3、稀土荧光材料稀土荧光材料具有强烈的荧光性质，可以广泛用于生物标记和荧光显示等领域。
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。
稀土永磁材料及应用
稀土永磁材料及其应用胡伯平（北京中科三环高技术股份有限公司）1.稀土永磁产业状况(1)全球稀土永磁产业自从 1966年以来，永磁材料中增加了一个新成员，它就是“稀土永磁体”。
由于稀土永磁体优异的性能，它的出现为应用打开了一扇全新的大门，也提供了新器件产生的基础。
1970年代中期，第一代稀土永磁体 1-5型 Sm-Co开始商业化生产。
1970年代后期，第二代稀土永磁体高性能 2-17型 Sm-Co开发成功。
钕铁硼永磁体是日本住友特殊金属公司 (2007年并入日立金属公司 )和美国通用汽车公司（后分离成 Magnequench公司）于 1983年最先研制成功的。
它的磁能积比目前通常使用的铁氧体高十倍，是当今世界上磁性最强的材料，有“磁王”之美誉。
进入 21世纪以来，由于中国稀土永磁产业的高速发展，使得稀土永磁产业的国际格局发生了重大变化。
虽然由于钕铁硼物美价廉，应用越来越广泛，但钐钴永磁体（ 2-17型 Sm-Co 为主）独特的优势（例如工作温度高，温度系数小，抗腐蚀强等），仍然在军工、航空航天等方面占有牢固的地位。
钐钴永磁材料，国外生产企业主要有日本 TDK 公司、美国电子能源公司（ EEC）、美国阿诺公司 (ALNORD)，德国真空熔炼公司（ VAC）和俄罗斯托尼公司等；我国的企业有宁波宁港、杭州天女、成都航天等。
2010年，全球烧结钐钴磁体的产量估计在 1000吨左右，其中我国占60%左右。
图 1 全球烧结钕铁硼毛坯磁体产量增长图烧结钕铁硼磁体方面，2000年美国的 UGIMAG公司被卖给了麦格昆磁(Magnequench)， 2003年麦格昆磁进行了产业调整，将 UGIMAG关掉，并将磁材生产转移到中国来；二十世纪初英国的摩根集团把德国西门子下属的真空熔炼公司（Vacuumschmelze 或简称 VAC）收购了，把美国的坩埚公司（Crucible）也收购了，但是在 2003年 6月份，摩根集团关闭了美国的坩埚公司， 2005年摩根集团把真空冶炼公司卖给了美国 J. P. Morgan, 2011年月又被美国 OM Group 收购。