稀土永磁材料是將釤、釹混合稀土金屬與過渡金屬(如鈷、鐵等)組成的合金,用粉末冶金方法壓型燒結,經磁場充磁后制得的一種磁性材料(稀土催化材料)。
稀土永磁分釤鈷(SmCo)永磁體和釹鐵硼(NdFeB)永磁體。其中SmCo磁體的磁能積在15--30MGOe之間,NdFeB系磁體的磁能積在27--50MGOe之間,被稱為“永磁王”,是目前磁性較高的永磁材料。釤鈷永磁體,盡管其磁性能優異,但含有儲量較少的稀土金屬釤和鈷稀缺、昂貴的戰略金屬鈷,因此,它的發展受到了很大的限制。我國稀土永磁行業的發展始于60年代末,當時的主導產品是釤-鈷永磁,釤-鈷永磁體世界銷售量為630噸,我國為90.5噸(包括SmCo磁粉),主要用于軍工技術。
接下來稀土拋光粉來為大家講述——新一代稀土永磁材料
稀土原子與鈷原子按1:5組成的化合物為基相的稀土永磁合金。簡稱為RCo5,是新一代稀土永磁合金。RCo5化合物具有CaCu5型六方晶結構(如圖中所示),空間群為Pb/mmm,稀土原子占據a晶位,Co原子占據c和g晶位。大多數RCo5化合物都具有很高的磁晶各向異性,高的飽和磁化強度和高的居里溫度,表1示出了某些RCo5化合物在室溫下的基本磁性。以SmCo5為例,其磁晶各向異性常數K1=11~20×106J/m3 ,各向異性場HA=20~35MA/m,飽和磁化強度μ0 MS=1.14T,居里溫度Tc=1000K(727℃),因而是理想的永磁材料。
分類
1:5型稀土鈷永磁合金包括以下幾種:(1)SmCo5永磁合金。是使用較多的一種合金,它有極高各向異性場和內稟矯頑力HCJ=1200~2400kA/m;商品的磁能積為(BH)max=130~180kJ/m3。有良好的溫度特性。(2)(Sm,Pr)Co5永磁合金。這種合金是用鐠取代SmCo5合金中部分釤而得到的,目的是提高合金的更大磁能積。因為PrCo5的飽和磁化強度理論值高于SmCo5的,但是鐠的加入降低了各向異性場,因此合金的矯頑力低于SmCo5,而且磁體的長時間穩定性也不如SmCo5。(3)MMCo5永磁合金?!癕M”是富鈰的混合稀土金屬的簡寫。采用混合稀土主要是為了降低成本,但磁性也隨之下降,而且合金的居里溫度降低(丁。一500~C),易于氧化,溫度穩定性不好。(4)(Sm,HRE)Co5永磁合金。這類合金是用釓、鏑、鈥和鉺等重稀土元素(縮寫為HRE)取代SmCo5中部分釤,目的是改善磁體的溫度穩定性,降低剩磁B,的溫度系數。調整Sm~HRE的比例,可使Br的溫度系數為零,甚至為正。但磁性下降,而且成本高得多。(5)R(CoCuFe)5~7(R=Sm,Ce)永磁合金。這類合金是在RCo5合金基礎上用鐵和銅取代部分鈷,大磁能積略低,但矯頑力低許多,它是以RCo5為基相,含有R(CuFe)5相沉淀硬化的多相結構。低矯頑力的合金易于磁化,所需磁化場不像SmCo5的那樣高,這在某些特殊應用場合是非常有用的。 一般認為RCo5單相合金的磁硬化機制是反磁化疇的形核與長大。而R(CoCuFe)5~7多相結構合金的磁硬化機制是阻礙疇壁位移的釘扎。
生產工藝
1:5型稀土永磁合金主要采用粉末冶金工藝液相燒結技術制造。例如SmCo5磁體,在熔煉前配制兩種成分的原料:一種是基相,按32%~33%釤+68%~67%鈷;另一種是液相,按60%釤+40%鈷配比。兩種原料分別進行熔煉并澆注成錠。然后,將兩種鋼錠按36%~37%釤+64%~63%鈷配置在一起,經在保護介質中研磨,得到3~5μm的粉末。也可以利用還原擴散工藝直接從氧化釤和金屬鈷粉制取兩種合金粉末,然后混合在一起,再經過磁場中成形和燒結處理,得到燒結磁體。中國頒布的國家標準(GB4180--84)中對1:5型稀土鈷永磁合金的牌號和磁性做了規定。
應用
RCo5永磁體雖有很高的磁性和居里溫度,但在加熱時,其內稟矯頑力比剩磁降低的速度要快得多,如SmCo5磁體的磁性在475℃附近降低到接近于零,SmCo5磁體的使用溫度上限為250℃左右。這類磁體含有大量的釤、鐠(或鈰)及鈷,成本昂貴,且機械強度和加工性也較差。因此,限制了其應用范圍的擴大,只在一些特殊要求的電訊器件、電子鐘表、微波器件和測量儀表中使用。很多應用場合已被2:17型稀土鈷永磁合金和釹鐵硼永磁合金代替。
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