钕铁硼基本知识自行整理.doc

钕铁硼基本知识入门知识肖忠洋2015.03.16磁学基础知识什么是永磁材料？可用于制造磁功能器件的强磁性材料称为磁性材料磁性材料包括：硬磁材料、软磁材料、半硬磁材料、磁致收缩材料、磁性薄膜、磁性微 粉、磁性液体、磁致冷材料、以及磁蓄冷材料等其中用量最大、用途最广的是硬磁材料和 软磁材料硬磁材料与软磁材料的区别在于硬磁材料的各向异性场 （Ha）高，矫顽力（He）高，这就意味着软磁材料很容易退磁， 而硬磁材料可以长期保存很强的磁性， 因此硬磁材料又成为永磁 材料永磁材料分类现代工业与科学技术的广泛应用的永磁材料有铸造永磁材料、 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永磁材料是指 AINiCo （铝镍钴）系永磁材料；铁氧体永磁材料包括： Ba 铁氧体永磁， Sr 铁氧体永磁；稀土永磁材料包括：稀土钴系永磁材料和 稀土铁系永磁材料；其他永磁材料主要有 Fe-Cr-Co系，Fe-Ni-Gu系，Pt-Co系，Fe-Pt系稀土钴系包括：1:5型Sm-Co永磁，2:17型Sm-Co永磁和粘结Sm-Co永磁稀土铁系包括：烧结 Nd-Fe-B系永磁，粘结Nd-Fe-B永磁，2:17与1:12型间隙化合物永 磁，纳米符合型永磁和热变型永磁。

永磁材料的性能对照表型号犠性能庐諏批伽Et / Tm'1WD4年铸造0.7-1.3240—609— SC990232_ 0—3.0.OilCoS^o. a-1. osilD- 16040-60眦曲结扶氧体永晞0. 3-0.44：5D-35D25-36450420E80*科雋十 詁系 磁::湮为-匚3永磁0 9-1.01100-1540117-1797Z00,70. c1 0- 1. 30500-&00aoo枯结吕n■匚冰蹴1.0—1.07SOO- 1400160—204S10満土谍结Hti-Fw-E系未诫1. 1—1. 4SOO-£400Z4C-24O310 — 5103.413_ 5帖结Hti-Fw-E系未磁0. 6—1. 1SOO—"10036—1603100. S65. 5上甘与理砌化合物永犠0L 6- l.i600- 200056—160310—600卿米夏合型汞於1.0-1.3240- 64080— L60曲娈型永诫1.2-L35440- 1100240-360材料Ft-Cr-Co^1.29TO. 460"□00-600F*-阳Ta系1.304.550-60520-5^0FE诵0. 79320- 400W-50Fe-Ft系1,06340154永磁材料的主要磁性能指标是那些？永磁材料的主要磁性能指标是：剩磁（ 」,Br）、矫顽力（Hcb）、内禀矫顽力（Hcj）、磁能积（BH）m。

我们通常所说的永磁材料的磁性能，指的就是这四项永磁材料的其它磁性能 指标还有：居里温度（Tc）、可工作温度（Tw）、剩磁及内禀矫顽力的温度系数（ a、B ）、回复导磁率（卩缺）退磁曲线方形度（Hk/Hcj）、高温减磁性能以及磁性能的均一性等永磁材料技术磁参量永磁材料的技术磁参量可分为非结构敏感参量（即内禀磁参量）如饱和磁化强度 Ms、居里温度Tc等，和结构敏感参量如剩磁 Mr或Br、Hcb、（BH）m等前者主要有材料的化学成分和晶体结构来决定；后者除了与内禀参量有关外，还与晶粒尺寸、晶粒取向、晶体缺陷、 参杂物等因素有关1、 饱和磁化强度 M s饱和磁化强度 Ms是用此材料极为重要的磁参量 用此材料均要求 Ms强度越高越好饱和磁化强度决定于组成材料的磁性原子数、原子磁矩和温度2、 居里温度TcTcTc强铁磁体有铁磁性或亚铁磁性转变为顺磁性的临界温度称此为居里温度或居里点是磁性材料的重要参数，Tc高的材料的工作温度可提高， 也有利于提高磁性材料的温度稳定性3、 各向异性场 HA对于单晶体， 热退磁状态下的原子磁矩均沿易磁化方向排列 对于立方晶体， 则可能沿 多个方向分布， 也就会出现易磁化方向和难磁化方向， 沿难磁化轴时铁磁体磁化到饱和所需 要的磁化场称为各向异性 Ha场。

Ha是用此材料的重要参量，是内禀磁特性，是娇顽力的极 限值4、 剩磁 Br铁磁体磁化到饱和并去掉磁场后， 在磁化方向保留的 Mr或Br简称为剩磁Mr称为剩余磁化强度，Br称为剩余磁感应强度 Mr是由Ms到Mr的反磁化过程来决定的剩磁是组织敏感参量，它对晶体取向和畴结构十分敏感 为了获得高剩磁，首先应该选用高 Ms的材料，并常采取获得晶体结构和磁结构的办法来提高剩磁5、 矫顽力 Hc铁磁体磁化到饱和以后， 使它的磁化强度或磁感应强度降低到零所需要的反向磁场成为 娇顽力，分别记作 Hq和Hcb,前者又称为内禀娇顽力，后者称为感应娇顽力娇顽力与体磁 体由Mr到M=0的反磁化过程的难易度有关由此可知，娇顽力越大的磁体，其反磁化能力 越强，也就意味着它更稳定6、 磁能积 (BH) m永磁材料用作磁场源或磁力源，主要是利用它在空气隙中产生的磁场磁能积 (BH) m 主要取决于磁铁内部的 Bm、Hm的乘积，同时它与 Ms还有加工工艺有密切联系磁能积越强， 在空气隙中产生的磁场就会越大，最次要求永磁体的磁能积越大 ?Nd — Fe— B烧结磁体的矫顽力(Hcb)与哪些因素有关？Nd — Fe— B烧结磁体的矫顽力 Hcb的大小既不可能大于剩磁 Br的绝对值，也不可能大于 内禀矫顽力Hq，所以对于内禀矫顽力 Hq较高的磁体，Hcb主要取决于剩磁 Br；而对于内禀 矫顽力Hcj较低的磁体，Hcb主要取决于Hcj。

由于Nd — Fe— B烧结磁体的内禀矫顽力 ％的温 度系数较大，随温度的升高， Hcj 降低的很快，因此通常在高温下使用的磁体需要有较高的内禀矫顽力 Hcj 才行磁体的宏观磁极化强度 J是磁体内部磁畴磁极化强度的矢量和， 一切宏观磁行为都与磁体的磁畴结构有关理论与实践均表明：在 Nd — Fe— B烧结磁体退磁过程中，磁极化强度 J的变化完全取决于磁体内部形成反向磁畴的情况 若在退磁过程中各个主相晶体内部的反向 磁畴不是同时形成、反向磁畴又容易生成的话， J退磁曲线的方形度 Hk/Hcj就会很差从磁体的显微结构来看，磁体的主相晶粒越细小，尺寸分布越均匀、取向度越高、晶粒与晶粒之 间的弥散磁场就越小，这样每个晶粒内部形成反向磁畴的难度就越大，几率就越小， J 退磁曲线方形度Hk/Hcj就越好因此，Nd — Fe— B烧结磁体的退磁曲线是一个纯组织敏感参量， 它主要决定于磁体的主相取向度、晶粒度极其均匀性在Nd — Fe— B烧结磁体的B退磁曲线和J退磁曲线上，任意一点都应满足（1-1）式 因此，J退磁曲线的方形度 Hk/Hcj与B退磁曲线的方形度是相互关联的影响 J退磁曲线的 方形度Hk/Hcj的因素，都影响B退磁曲线的方形度 卩rec。

什么叫NdFeB永磁体，它分几大类？Nd— Fe— B永磁体是1982年发现的迄今为止磁性能最强的永磁材料其主要化学成分 Nd（钕卜Fe（铁卜B（硼），其主相晶胞在晶体学上为四方结构，分子式为 Nd2Fe14B （简称：2：14： 1）除主相Nd2Fe14B外，Nd — Fe— B永磁体中还含有少量的富 Nd相，富B相等其它相其中主相和富 Nd相是决定Nd — Fe— B磁体永磁特性的最重要的二个相 今天，Nd — Fe— B 永磁体已广泛应用于计算机、医学器械、通讯器件、电子器件、磁力机械等领域Nd — Fe— B磁体分为烧结和粘结二大类通常的 Nd — Fe— B烧结磁体是粉末冶金方法制造的各向异性致密磁体；而通常的 Nd—Fe—B 粘结磁体是用激冷的方法获得微晶粉末，每个粉末内含有多个 Nd — Fe— B微晶晶粒，再用聚合物或其它粘结剂将粉末粘成大块磁体， 因而通常的Nd — Fe— B粘结磁体是非常致密的各向同性磁体因此，通常的 Nd— Fe— B烧结磁体的磁性能远高于 Nd — Fe— B粘结磁体，但 Nd— Fe— B粘结磁体有着许多 Nd — Fe— B烧结磁体不可替代的优点：可以用压结、注射等成型方法制作尺寸小、形状复杂、几何精度 高的永磁体，并容易实现大规模自动化生产；另外， Nd — Fe— B粘结磁体，还便于任意方向充磁，能方便制作多极乃至无数极的整体磁体，而这对于 Nd—Fe—B 烧结磁体来说是通常很难实现；由于Nd — Fe— B粘结磁体中主相 Nd2Fe14B呈微晶状态，因此它还具有比烧结磁 体耐蚀性好等优点。

什么叫 Nd2Fe14B 主相？主相NdzFe^B是Nd — Fe— B永磁体中唯一具有单轴各方向异性的硬磁性相，其体积分 数占磁体中各相的 90%以上，因而称为主相其晶体结构如图 3所示：晶体常数a =0.882nm,c=1.224nm,c 轴为易磁化轴，每个但胞含有 4 个分子的 68 个原子 Nd2Fe14B 的内禀 性是：居里温度 Te 585K,室温各向异性常数 K1=4.2MJ/m3,各项异性场 卩0H a = 7.3T室温 磁饱和强化强度 Js= 1.61TNdzFeuB的基本磁畴结构参数为：畴壁能密度 丫= 30MJ/m 3，畴壁厚度S = 5.2nm,单畴粒子临界尺寸 Dc= 0.26卩m若磁体的成分中添加了合金元素， 主相的晶体结构不会发生改变， 但其内禀磁性会发生 改变， 添加合金元素的目的是改善磁体的内禀矫顽力或其他特性 值得注意的是： 在磁体中 加入任何合金元素都会降低 Nd2Fe14B 的饱和磁极化强度 Js钕铁硼介绍烧结钕铁硼（NdFeE）系永磁材料制造原理和技术烧结钕铁硼（NdFeB）制造流程：确定性能要求t选择原料t熔炼t铸锭t制粉t取向压型 t烧结t表面处理t充磁t成品检测t包装t磁性检测t后加工t出货检测1、 原材料选择、烧结钕铁硼（NdFeB）系用此材料的磁性能主要有 Nd2Fei4B基本相决定的，因为其磁极化强度Js和各向异性场Ha主要取决于Nd2Fei4B的化学成分，Js、Ha直接与剩磁Br、内禀娇 顽力He和磁能积（BH）m有关。

所以合金成分社及和原材料的选择是至关重要的实践表明，纯Nd原料中稀土元素中 Ce La、Gd、Sm等对NdFeB磁性都是有害的，因 此原材料中这些元素的含量要尽量低铁以外的其它金属如： Si、 Mn、 Cr、 Ni、 V、 Al、 W、Mo、C、N、S P、O等都会将第磁性能，所以纯铁原料中这些元素应该尽量少而在重稀土元素中 Dy或Tb比Nd的Ha高出两倍多，因此 NdFeB在NdFeB添加Dy或 Tb 能有效提高娇顽力2、 熔炼熔炼的目的是将金属料溶化，并确保合金液“清、准、均、净” 3、 铸锭技术铸锭组织不仅对制粉、 取向、 烧结工艺有重要影响， 还会影响粉末的性质和最终烧结磁 性能造成很大影响铸锭的结晶过程是铸锭的关键所在，通常情况下，要求结晶过程快，也就是常说的“速 冷”，这就要求提高冷却能力和铸锭模具导热性能良好4、 制粉原理和技术制粉目的是将大块合金锭破碎到一定尺寸的粉末体，包括粗破和磨。