第一篇：釹鐵硼永磁材料的生產現狀、發展及應用

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《材料科學與進展》結課論文

----釹鐵硼永磁材料的 生產現狀、發展及應用

學 院： 材料與冶金學院 專 業： 材料成型及控制工程 班 級： 姓 名： 學 號： 成 績： 指導教師：

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2016年12 月

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目錄

摘要.....................................................4 Abstract..................................................4 0 前言...................................................5 1 釹鐵硼永磁材料生產現狀.................................5 2 釹鐵硼永磁材料概況.....................................5 2.1釹鐵硼永磁材料發展概況.............................5 2.2 釹鐵硼永磁材料的研究方向與前景.....................6 2.3 欽鐵硼磁性材料產業技術發展.........................6 3 釹鐵硼永磁材料的應用...................................7 3.1 釹鐵硼永磁材料主要應用領域.........................7 3.1.1汽車工業.......................................7 3.1.2電機行業.......................................8 3.1.3 節能家電......................................8 3.1.4 信息技術產業..................................8 3.1.5風力發電.......................................8 4 結語...................................................9 5 致謝...................................................9 參考文獻.................................................9

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釹鐵硼永磁材料的生產現狀、發展及應用

喬磊

摘要

為了探討釹鐵硼永磁材料的發展前景，發現行業存在的問題，對釹鐵硼永磁材料生產和應用現狀進行了分析。結果表明，釹鐵硼永磁材料將進入一個嶄新的發展階段，應用前景廣闊。

關鍵詞：釹鐵硼；永磁材料；生產；應用；

Abstract To discuss the development prospects of NdFeB permanent magnet materials, and find the problems in development.Theproduction and application statusof NdFeB permanent magnet materials was summarized and analyzed focusing on applicationfield.The results show that NdFeB permanent magnet materials will step into a new stage of development, and the future is bright.Keyword: NdFeB;permanent magnetic materials;production;applications;

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0 前言

新材料產業在“十二五”發展思路中明確提出，中國未來五年將“大力發展稀土永磁、催化、儲氫等高性能稀土功能材料和稀土資源高效率綜合利用技術”。預計未來5年內，科技部將劃撥總額3.5億元的扶持資金，用于重點支持稀土材料在以上4個領域的應用研發。在4大應用領域中，稀土永磁發展成為規模最大、潛力最大的部分。釹鐵硼(NdFeB)屬

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發展到目前的磁能積大于440KJ·m-3(55MGOe)，是磁性材料中發展最快的。日本在釹鐵硼磁體上的研究發展最為迅速,目前住友特殊金屬公司采用先進的片鑄（SC）工藝磁體制備技術制備釹鐵硼磁體的磁能積已達460KJ·m-3(57.8MGOe)。

我國NdFeB永磁材料從20世紀80年代中后期開始發展，屬國家鼓勵發展的新材料，主要有燒結、粘結NdFeB及其他稀土永磁材料，已經成為國民經濟各產業，尤其是電子和汽車工業的一種不可替代的基礎材料，其種類繁多，廣泛用于電子、汽車、計算機、電力、機械、能源、環保、國防、醫療器械等眾多領域，帶動著各行業的發展[2]。

2.2 釹鐵硼永磁材料的研究方向與前景

目前國內生產中存在的主要問題是性能與國外相比還有較大的差距，特別是熱穩定性差，再有就是耐蝕性較差。提高NdFeB的表面防護水平，滿足各種應用環境的要求，是提高NdFeB產品質量、性能，進而提高其檔次的關鍵之一。由于NdFeB的市場前景及重要地位，國外各生產商皆把NdFeB的表面防護技術作為重要技術秘密，因此要提高產品競爭力、占領國際市場、發揮稀土大國的資源優勢，必須發展具有我國自主知識產權的釹鐵硼永磁材料防護技術。

依據我國的國情，發展釹鐵硼系稀土永磁材料產業非常適宜。中國還是世界上開發和生產釹鐵硼系稀土永磁材料起步較早的國家之一，而且現在產量處于世界前列，但是產品的質量和性能與美國、日本等國家相比還有一定的差距，因此需要投入更多的人力和物力以加快對釹鐵硼系稀土永磁材料的基礎研究及工業化生產研究。

2.3 欽鐵硼磁性材料產業技術發展

隨著全球稀土產業的發展，稀土供需狀況總體趨于平衡，鋱、鏑等中重稀土將出現短缺。為降低成本并有效保護我國稀土資源，減少高端釹鐵硼中鋱、鏑等中重稀土元素的用量非常重要。全球氣候變化、生態環境惡化以及資源緊缺等問題日趨嚴重，風能及新能源汽車等產業快速發展，要求開發出可滿足風電及新能源汽車產業需求的耐高溫、高性能欽鐵硼磁體。因此，作者認為近期我國釹鐵硼磁性材料產業技術發展將主要集中在以下幾方面:(1)控制燒結釹鐵硼生產工藝過程，改善產品質量。近年來，雖然我國在高性能燒結釹鐵硼的研究和開發方面都取得了一些進展，但在制備工藝、材料性能、結構等方面還存在許多問題需要解決，特別是我國高性能燒結釹鐵硼永磁材料的產業化關鍵共性技術還未得到很好的解決，影響了產品在高端領域的應用，這些問題需要迫切解決。

(2)降低燒結釹鐵硼永磁材料的重稀土含量。如何在保證磁體高矯頑力的前提下，不僅大幅降低燒結釹鐵硼磁體中重稀土或摘的添加量，并解決由于過多重稀土添加造成磁體磁能積顯著下降的難題，以及如何得到組織致密、晶粒細小均勻、晶粒形狀盡可能呈等軸多邊形、晶界上盡可能充滿均勻而薄的異質相的顯微組織結構，將成為燒結欽鐵硼永磁材料的發展方向。

(3)開發耐高溫的高矯頑力燒結釹鐵硼永磁材料。雖然稀土永磁電機具有十分顯著的節能效果，但目前我國生產的絕大部分燒結釹鐵硼永磁體產品的工作溫度還很低，溫度穩定性還較差，因而限制了我國燒結釹鐵硼永磁材料在汽車點火線圈、大功率電機以及壓縮機等高附加值的電機領域的應用。因為電機運行時除環境溫度升高外，還會產生渦流引起發熱。所以，對磁體最重要的要求便是不能發

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生發熱退磁，以確保電機穩定運轉。這樣就要求電機用稀土永磁體不僅應具有高磁能積，還必須具有超高的內享矯頑力。

(4)開發各向異性粘結釹鐵硼磁體產業化技術。加強高性能各向異性粘結釹鐵硼磁體產業化關鍵技術研究，加大對浮動雙向磁場溫壓成形和多極輻向充磁產業化技術和裝備以及高效自動分步成形技術和裝備技術的開發，將有助于提升我國各向異J勝粘結釹鐵硼磁體產業技術水平[3]。釹鐵硼永磁材料的應用

3.1 釹鐵硼永磁材料主要應用領域

釹鐵硼作為

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要求提高、這將會給稀土磁體帶來發展契機[6]。

3.1.2電機行業

釹鐵硼永磁體的優異性能革新了整個電機領域。稀土永磁電機將是最終趨勢。在工業節能電機方面，我國重點耗能行業的風機、水泵、壓縮機等通用設備耗電約占40%以上，年用電量超過5000億kWh。據推斷，使用釹鐵硼永磁無鐵芯電機可提高其拖動通用設備的系統運行效率20%~40%，且節電潛力1000億~2 000億kW/h。而因釹鐵硼永磁電機構造中無激磁線圈和鐵心，其磁體實體體積相比傳統磁體的磁場極要小，且由于其優異性能，要使輸出功率不變，磁體體積和質量可減少約30% ,或體積、質量不變時，得到的輸出功率將增大約50%。

目前，中國風電發電設備市場規模已達千億元。在目前裝備的各類風力發電機組中.永磁風力發電機就能使風力發電的效率提高到85%以上。同時，永磁發電機可將風力機與發電機直接禍合，由此可去掉變速箱，使其工作更穩定，還降低系統噪音，以達減少系統維護費用。到2015年中國風電有望實現1億kW裝機容量，若按照每臺1MW級永磁風力發電機需用欽鐵硼0.6~1.5 t計算，這將要消耗6萬~15萬t釹鐵硼，從這方面來看，稀土永磁材料有著廣闊的應用空間[7]。

3.1.3 節能家電

節能家電也是未來釹鐵硼重要的替代應用領域，稀土永磁電機將被廣泛運用于空調機、空氣壓縮機、風機等家用電器領域。目前在日本和歐美等國90%左右的空調均為變頻空調、但中國目前應用較少。變頻空調由于具有舒適、節能等特點，已成為未來的一種趨勢。在變頻空調領域，2010年中國變頻空調出貨量3000萬臺，每臺平均消耗釹鐵硼成品0.17kg，折合毛坯0.28kg左右，每年需要釹鐵硼毛坯8500 t。目前中國變頻空調的市場份額只有10%，日本市場的占有率卻高達90%以上[8]。由此可見，變頻空調對釹鐵硼的需求彈性還很大，將成為拉動釹鐵硼產業需求迅速成長的強勁引擎。由于中國家電市場巨大，變頻家電的發展，必將為釹鐵硼永磁開拓一個新的應用領域。

3.1.4 信息技術產業

信息產品對高性能稀土永磁材料需求不斷攀升，未來隨著信息產品存儲容量和處理性能要求的不斷提高，硬、軟磁盤和光盤驅動器均需要高性能燒結和粘結永磁材料；隨著技術水平的提高，記錄密度也不斷攀升，如超過1TB的硬盤，藍光DVD等，因而對磁性材料的性能要求也越來越高。據統計，每年用于制造計算機驅動器所消耗的稀土磁體達4 kt，是稀土磁體的最主要市場，占據其總銷量的50%[10]。

3.1.5風力發電

風力發電是一種較為廉價且儲量十分豐富的新型清潔能源，未來面臨著良好的發展機遇。國內企業所生產的欽鐵硼磁體，已能夠滿足風力發電機組對性能的要求，如果永磁風電機組得到廣泛的應用，將為釹鐵硼產業帶來巨大的需求。但因風力發電機往往需要克服高溫、嚴寒、風蝕潮濕等惡劣的環境，使得其工作壽命比較短。而現階段，風力發電機基本都采用稀土永磁體來制成，其不僅發電效率高及自重輕，還具有優異的耐蝕能力，能夠很好完成發電工作任務。據國家機械產品質量監測中心的數據顯示，使用釹鐵硼永磁作為懸浮軸承的發電機，其輸

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出功率增加約20%，即風速不變情況下，發電量增加20%。由此可見，稀土永磁材料將會是風力發電領域的長期需求[9]。

目前，稀土材料的新應用增長點在不斷增多。目前正在研制的磁懸浮列車對釹鐵硼的用量將超過所有領域，而若在正式線路應用，稀土磁體的需求量將會空前龐大。目前，中國已經形成自己的釹鐵硼產業體系，依靠資源和成本優勢，行業發展迅速，特別是進入21世紀以后，中國的磁性材料行業年增長率都超過了20%[4]。結語

從總體上講，我國稀土磁體的生產、使用、市場競爭等方面，與國外相比還有相當差距，有待加強和提高。NdFeB永磁材料的高性能使得高新技術產業中的磁器件高效化、小型化、輕型化成為可能，使許多過去不可能應用永磁材料的領域開始使用磁器件，因而開辟了一些全新的永磁應用領域。新型稀土系永磁材料的研究日益深入和廣泛，預期不久的將來新的材料會不斷開發出來，相信隨著稀土永磁材料應用的擴展，定會迎來一個永磁高新技術應用的新時代。致謝

本論文是在我的導師董博士的親切關懷和悉心指導下完成的。她嚴謹的科學態度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，董老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持，在此謹向董老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。

參考文獻

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第二篇：燒結釹鐵硼永磁材料國家標準

燒結釹鐵硼永磁材料國家標準

本標準是以GB／T 1．3 一1997《標準化工作導則 第l 單元：標準的起草與表述規則 第 3 部分：產品標準編寫規定》為原則，對GB／T 13560 一1992《燒結釹鐵硼永磁材料》的修訂。

在修訂本標準時，依據國內生產廠家的產品情況及用戶對產品的要求，參考了IEC 404-8-1(1986)及其補充2(1992)《磁性材料 第8部分：特殊材料規范 第一節 硬磁材料標 準規范》和國內外有關企業標準。對原標準的技術內容進行了必要的補充和修改。本標準參考 了IEC 標準的永磁材料分類，釹鐵硼合金的小類分類代號為R7。

本標準與GB／T 13560 一1992 的主要技術差異如下：

1．在“引用標準”項中增加了標準GB／T 8170-1987《數值修約規則》、GB／T 9637-1988 《磁學基本術語和定義》和GB／T 17803一1999《稀土產品牌號表示方法》。

2.對原標準中“術語、符號、單位”修改為“術語與定義”。由于引用GB／T 9637—1988 《磁學基本術語和定義》，取消了原來的磁學術語定義。采用了IEC 404-8-l(1986)對永磁材料 的磁性能劃分為主要磁性能和輔助磁性能的方法，并對這兩個術語分別進行了定義。3．修改并增加了材料的牌號。

4．對附錄A 的機械物理性能范圍值修訂為典型值。

5．新增加了附錄C“釹鐵硼永磁材料的主要成分、制造工藝及應用”內容。本標準自實施之日起代替GB／T 13560一1992。本標準的附錄A、附錄B、附錄C 均為提示的附錄。本標準由國家發展計劃委員會稀土辦公室提出。本標準由全國稀土標準化技術委員會歸口。本標準由包頭稀土研究院負責起草。

本標準主要起草人：劉國征、馬 婕、王 標、李澤軍。1 范圍

本標準規定了燒結釹鐵硼永磁材料的主要磁性能、試驗方法、檢驗規則和標志、包裝、運 輸、貯存。本標準同時給出了主要機械性能和輔助磁性能等其他物理性能的典型值。本標準適用于粉末冶金工藝生產的燒結釹鐵硼永磁材料。引用標準

下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。本標準出版時，所 示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可 能性。

GB／T 2828 一1987 逐批檢查計數抽樣程序及抽樣表(適用于連續批的檢查)GB／T 3217—1992 永磁(硬磁)材料磁性試驗方法 GB／T 8170 一1987 數值修約規則 GB／T 9637 一1988 磁學基本術語和定義 GB／T 17803—1999 稀土產品牌號表示方法 術語與定義

本標準采用下列定義，其它術語定義按G／T 9637 規定。3.1 主要磁性能principal magnetic properties 包括永磁材料的剩磁(Br、磁極化強度矯頑力(內稟矯頑力)(Hcj)、磁感應強度矯頑力(Hcb)、最大磁能積((BH)max)。

3.2 輔助磁性能 additional magnetic properties.包括永磁材料的相對回復磁導率(μrec)、剩磁溫度系數(α(Br))、磁極化強度矯頑力溫度系 數(α(Hcj))、居里溫度(Tc)。材料分類與牌號

4.1 材料分類

燒結釹鐵硼永磁材料按磁極化強度矯頑力大小分為低矯頑力N、中等矯頑力M、高矯頑力H、特高矯頑力SH、超高矯頑力UH、極高矯頑力EH六類產品。4.2 牌號

每類產品按最大磁能積大小劃分為若干個牌號(詳見表1)。4.3 牌號表示方法 4.3.1 數字牌號

04 80 ××

第三層次 表示釹產品級別（規格）第二層次 表示釹次類產品（應用產品）第一層次 表示釹大類產品（釹）

牌號示例：048021 表示（BH）max為366～398kJ/m3,Hcj為800kA/m的燒結釹鐵硼永磁材料。4.3.2 字符牌號

燒結釹鐵硼永磁材料的牌號由主稱和兩種磁特性三部分組成。第一部分為主稱，有釹元素 的化學符號Nd、鐵元素的化學符號Fe 和硼元素化學符號B 組成，即NdFeB。第二部分為斜線前 的數字，是材料最大磁能積（BH）max的標稱值（單位為kJ/m3）；第三部分為斜線后的數字，是 磁極化強度矯頑力Hcj值（單位為kA/m）的十分之一，數值采用四舍五入取整。

牌號示例：NdFeB380／80 表示(BH)max為366～398kJ／m3，Hcj為800kA／m的燒結釹鐵硼永 磁材料。要求

5.1 材料在23℃±3℃下的主要磁性能應符合表l的規定。如需方有特殊要求，供需雙方可另 行協商。

材料的輔助磁性能僅供用戶設計使用參考，不作驗收依據。

表1 燒結釹鐵硼永磁材料23℃±3℃下的磁性能 材 料 主要磁性能 Br T Hcj kA／m Hcb kA／m(BH)max 種 類 數字牌號 字符牌號 kJ／m3 最小值 最小值 最小值 范圍值

048021 NdFeB 380／80 1.38 800 677 366～398 048022 NdFeB 350／96 1.33 960 756 335～366 048023 NdFeB 320／96 1.27 960 876 302～335 048024 NdFeB 300／96 1.23 960 860 287～320 048025 NdFeB 280／96 1.18 960 860 263～295 048026 NdFeB 260／96 1.14 960 836 247～279 N 048027 NdFeB 240／96 1.03 960 796 223～256 048031 NdFeB 320／110 1.27 l100 910 302～335 M 048032 NdFeB 300／110 1.23 1100 876 287～320 048033 NdFeB 280／110 1.18 1100 860 263～295 H 048041 NdFeB 300／135 1.23 l350 890 287～318 048042 NdFeB 280／135 1.18 l350 876 263～295 048043 NdFeB 260／135 l.14 1350 844 247～279 048044 NdFeB 240／135 1.08 1350 812 223～255 表1（完）

材 料 主要磁性能 Br T Hcj kA／m Hcb kA／m(BH)max 種 類 數字牌號 字符牌號 kJ／m3 最小值 最小值 最小值 范圍值

048051 NdFeB 280／160 1.18 1600 876 263～295 048052 NdFeB 260／160 1.14 1600 836 247～279 048053 NdFeB 240／160 1.08 1600 796 223～255 SH 048054 NdFeB 220／160 1.05 1600 756 207～239 048061 NdFeB 240／220 1.08 2000 756 223～255 UH 048062 NdFeB 220／200 1.05 2000 756 207～239 048063 NdFeB 210／200 1.02 2000 732 191～223 048071 NdFeB 240／240 1.08 2400 756 223～255 EH 048072 NdFeB 240／220 1.05 2400 756 207～239 輔助磁性能的典型值：

α(Br)=-0.12％／K 測量溫度范圍為298～413K α(Hcj)=-0．6％／K 測量溫度范圍為298～413K μrec-1.05 Tc=585 K 注：

1.廠商可提供其它補充牌號的材料，如低溫度系數等牌號的材料。

2.α(Br)和α(Hcj)的溫度范圍是298～413K，但并不排除這些材料可以在這溫度范圍以外的使用。3.SI與CGS單位制下磁性能的換算關系：1T=10kGs，1kOe=79.6kA／m，lMGOe=7.96kJ／m3。4.產品磁性能檢驗結果的數值修約按GB／T 8170規定進行。

5.2 材料的主要機械物理性能參見附錄A（提示的附錄）。

5.3 材料的尺寸偏差、形狀和位置偏差（簡稱形位偏差）參見附錄B（提示的附錄）。具體要求有 供需雙方共同商定。

5.4 材料的主要成分、制造工藝及應用參見附錄C（提示的附錄）。

5.5 產品表面部允許有影響使用的裂紋、砂眼、夾雜、和邊角脫落等缺陷，具體要求由供需雙方 共同商定。6.1 材料磁性能試驗方法按GB/T 3217規定執行。

6.2 產品尺寸、行為偏差采用滿足精度要求且符合國家計量標準的量具檢測，或由供需雙方確認 的專用量具檢驗。

6.3 產品外觀質量檢查用目測。7 檢驗規則 7.1 檢查與驗收

7.1.1 產品由供方質量技術監督部門進行檢驗，保證產品符合本標準規定，并填寫質量證明書。7.1.2 需方應對收到的產品按本標準的規定進行檢驗。如檢驗結果與本標準規定不符時，應在 自收到

產品之日起，一個月內向供方提出，由供需雙方協商解決。如需仲裁，可委托雙方認可的單位 進行，并在需方共同取樣。7.2 組批

每批產品應由同一牌號、同一生產工藝制成的同一規格和尺寸的材料組成。7.3 檢驗項目

每批產品應進行磁性能、尺寸、形位偏差、外觀質量和合同中規定項目的檢驗，7.4 取樣

檢驗用抽樣數量按GB/T 2828 規定，其材料的主要磁性能合格水平為特殊檢查水平S2 的 1.5 級，其它項目檢驗合格水平為檢查水平Ⅱ的1.5 級。7.5 檢驗結果判定

產品主要磁性能檢驗結果與本標準規定不符時，則從該批產品中取雙倍試樣對不合格項目 進行復驗，如仍不合格，則判定該批產品為不合格。8 標志、包裝、運輸、貯存 8.1 標志、包裝

8.1.1 產品一般以磁中性狀態交貨。如需方要求充磁并在合同中注明，可充磁交貨，對取向方 向不易辨別的產品，應標明充磁方向。

8.1.2 產品用箱（盒）包裝，并保證在運輸和貯存過程中不損壞。充磁產品的包裝要求，應符 合運輸和貯存方式的相應規定。每個包裝箱(盒)應附標簽，注明：供方名稱、產品名稱、牌號、規格尺寸、批號、件數、凈質量、出廠日期。8.2 運輸、貯存

產品的運輸過程應小心輕放，存放于通風、干燥、無腐蝕氣氛的場所。8.3 質量證明書

每批產品應附質量證明書，注明： a)供方名稱；

b)產品名稱、牌號、規格尺寸； c)批號； d)凈質量、件數；

5.6 每一牌號的材料可分為毛坯狀態和機加工狀態。試驗方法

磁學名詞

關于釹鐵硼永磁體常用的衡量指標有以下四種：

剩磁（Br）單位為特斯拉（T）和高斯（Gs）1T=10000Gs

將一個磁體在外磁場的作用下充磁到技術飽和后撤消外磁場，此時磁體表現的磁感應強度我們稱之為剩磁。它表示磁體所能提供的最大的磁通值。從退磁曲線上可見，它對應于氣隙為零時的情況，故在實際磁路中沒有多少實際的用處。釹鐵硼的剩磁一般是11500高斯以上。

磁感矯頑力（Hcb）單位是奧斯特（Oe）或安/米（A/m）1A/m=79.6Oe 磁體在反向充磁時，使磁感應強度降為零所需反向磁場強度的值稱之為磁感矯頑力（Hcb）。但此時磁體的磁化強度并不為零，只是所加的反向磁場與磁體的磁化強度作用相互抵消。（對外磁感應強度表現為零）此時若撤消外磁場，磁體仍具有一定的磁性能。釹鐵硼的矯頑力一般是10000Oe以上。

內稟矯頑力（Hcj）單位為奧斯特（Oe）或安/米（A/m）

使磁體的磁化強度降為零所需施加的反向磁場強度，我們稱之為內稟矯頑力。內稟矯頑力是衡量磁體抗退磁能力的一個物理量，是表示材料中的磁化強度M退到零的矯頑力。在磁體使用中，磁體矯頑力越高，溫度穩定性越好。磁能積(（BH）max)單位為兆高·奧（MGOe）或焦/米3（J/m3）

退磁曲線上任何一點的B和H的乘積既BH我們稱為磁能積,而B×H的最大值稱之為最大磁能積，為退磁曲線上的D點。磁能積是恒量磁體所儲存能量大小的重要參數之一。在磁體使用時對應于一定能量的磁體，要求磁體的體積盡可能小。

·各向同性磁體： 任何方向磁性能都相同的磁體。

·各向異性磁體： 不同方向上磁性能會有不同；且存在一個方向，在該方向取向時所得磁性能最高的磁體。

燒結釹鐵硼永磁體是各向異性磁體。

·取向方向： 各向異性的磁體能獲得最佳磁性能的方向稱為磁體的取向方向。也稱作“取向軸”，“易磁化軸”。·磁滯回線： 鐵磁材料在經過充磁、退磁、反向充磁、再退磁周期性變化時，所獲得的關于磁感應強度（橫坐標）相對于磁場強度（縱坐標）變化的閉合曲線。

退磁曲線（即B-H曲線）：磁滯回線中，位于第二象限中的部分我們稱之為退磁曲線。也即我們所說的B-H的曲線。如圖所示：·退磁曲線的膝點： 磁體退磁曲線上發生突變、明顯發生彎曲的點。室溫時退磁曲線呈直線的磁體，在溫度升高到一定程度時都會出現膝點。如果磁體的工作點在膝點以下，磁體在動態磁路中工作時會產生不可逆損失。

·負載線： 連接工作點和退磁曲線坐標原點的一條直線（見上圖）。·磁化強度： 指材料內部單位體積的磁矩矢量和，用M表示，單位是安/米（A/m）。·磁感應強度： 磁感應強度B的定義是：B=μ0(H+M)，其中H和M分別是磁化強度和磁場強度，而μ0是真空導磁率。磁感應強度又稱為磁通密度，即單位面積內的磁通量。單位是特斯拉（T）。CGS 單位制中的單位為高斯（Gauss）。

·磁通： 給定面積內的總磁感應強度。當磁感應強度B均勻分布于磁體表面A時，磁通?的一般算式為? =B×A。磁通的SI單位是麥克斯韋。

·漏磁通： 磁體回路中未能通過工作氣隙而被泄漏的那部分磁通。

·磁場強度： 指空間某處磁場的大小，用H表示，它的單位是安/米（A/m）。

·相對磁導率： 媒介磁導率相對于真空磁導率的比值，即μr = μ/μo。在CGS單位制中，μo=1。另外，空氣的磁導率在實際使用中往往值取為1。

·磁導： 磁通Φ與磁動勢F的比值，類似于電路中的電導。是反映材料導磁能力的一個物理量。

·磁導系數,Pc ： 即為導磁率，磁感應強度Bd與其磁化強度的比率，即Pc = Bd/Hd。也即我們所說的“負載線”或磁體的工作點。導磁率可用來衡量磁性材料被磁化的容易程度，或者說是材料對外部磁場的靈敏程度。磁導系數可用來估計各種條件下的磁通值。在磁路中，近似有：Bd/Hd = lm/Lg，其中lm是磁體的長度；Lg是相對應磁體氣隙的長度。因此Pc是磁路設計中的一個重要的物理量。

·居里溫度： 對于所有的磁性材料來說，并不是在任何溫度下都具有磁性。一般地，磁性材料具有一個臨界溫度Tc，在這個溫度以上，由于高溫下原子的劇烈熱運動，原子磁矩的排列由有序變成無序。在此溫度以下，原子磁矩一致排列，產生自發磁化，材料呈鐵磁性。

·磁路： 磁通流經的回路稱為磁路。永磁體和磁軛、氣隙、極靴等構成閉合磁路。·氣隙： 磁回路中磁導率為1的間隙部分，一般為空氣間隙，但是也可為其它介質。·氣隙長度-Lg： 磁路中氣隙的長度。

·磁動勢-F： 它是磁路中任意兩點間磁勢的差值，類似于電路中的電壓。

·磁阻-R： 磁動勢與磁通的比值稱為磁阻，即R= F/?（類似于歐姆定律），其中F是磁動勢，? 是磁通（CGS單位制）。類同于電路中的電阻。

·磁軛： 放置在磁體回路或兩磁極中心、引導磁力線通過以減少磁通損失的高磁導率材料，一般為軟磁鐵、純鐵或低碳鋼。·極靴： 放置在磁極處的用來約束磁束的分布及改變其流向的鐵磁性材料。

·渦流： 當磁場發生變化時，傳導電流之中所產生的環形電流稱之為渦流。渦流能產生反向磁場。渦流對于轉動速度或者其它大多數磁路設計都是有害的，故渦流應盡量降低到最小。

·磁飽和度： 任何可導磁材料在一定條件下都可達到飽和的狀態。鐵磁材料在將其磁化時會達到飽和。鋼鐵的磁飽和度為16000到20000高斯。

·穩定性： 是衡量磁體抗退磁能力的物理量；影響磁體穩定性的因素有溫度或外磁場等。·可逆溫度系數： 一個衡量由溫度變化引起的磁性能可逆變化的物理量。

日本磁性材料的現狀及發展唐敏

磁性材料是電磁力學的主要支柱材料。在社會生活中,它的作用相當于能量倉庫的鑰匙,可用以取出“能量”并使其發揮作用,成為國民經濟發展的一種必不可少的“維生素”。磁性材料及其應用產品是典型的節能、節材、資源綜合利用及出口創匯產品,因此,磁性材料的產量是表示一個國家或地區工業發達程度的指標,其需求量則能粗略體現一個國家或地區的國民生活水平。

由于日本在磁性材料的開發生產、推廣應用等方面居世界之首,也是磁性材料最大的市場,該國的情況是一只“晴雨表”。因此,了解日本磁性材料的現狀及發展動向,對我國該行業的進一步發展有著非常重要的意義。

日本磁性材料的生產及應用現狀

從總的情況看,在各類磁性材料中,自90年代初期以來,日本除了在新興的第三代稀土永磁—NdFeB上仍有較大發展外,其它磁性材料的產量、產值均為負增長或持平。其中,日本鐵氧體軟磁的產量、產值由1991年的約4.9萬噸、7.7億美元降至1998年的4.3萬噸、5.8億美元,年遞減分別為2.0%和3.9%,其產量約占世界總量的17%,產品主要用于消費類家用電器(包括小家電)、開關電源及抗電磁干擾等領域。在燒結永磁中,燒結鐵氧體永磁的產量、產值由8.1萬砘、4.2億美元降至到4.8萬噸、2.9億美元,年均分別減少7.1%和5.2%,目前占世界產量的12.6%,產品主要用在汽車、摩托車電機及電聲器件上;燒結稀土永磁由1698噸、3.9億美元增至4600噸、6.1億美元,年增長率分別達15.3%和6.6%,但這種高速增長主要發生在NdFeB永磁上,1999年日本燒結NdFeB已達6404噸,占世界產量的42.4%,處于絕對的領先地位,產品大部分用在計算機硬盤驅動器(HDD)用音圈電機(VCM)、核磁共振成像儀(MRI)及其它電機上;燒結Sm－Co稀土永磁近年來呈下滑趨勢,目前日本年產量約350噸,占世界產量的50%,產品主要作在軍用電子對抗、電機及導航系統上。鑄造AlNiCo永磁由于處在廉價鐵氧體和高性能NdFeB永磁的夾攻中,加之貴金屬Co的價格居高不下,在日本的發展也不樂觀,其產量、產值呈下降趨勢,年均分別減少6.5%和7.4%,目前產量約為1000噸,占世界的16.4%,產品主要用于工作條件惡劣、溫度穩定性要求很高的儀表領域(如汽車傳感器等)。

適應電子信息整機輕、薄、短、小要求而發展起來的粘結永磁,可分為粘結鐵氧體和粘結稀土兩類。其中粘結鐵氧體永磁應用最早、用量最大,但發展趨勢于平緩,目前日本年產約2萬噸(產值近1.9億美元),占世界產量的33%,傳統用途是電冰箱門封條、復印機和打印機磁輥及各種磁片;粘結Sm－Co永磁60年代末進入市場,在粘結NdFeB出現后其產量明顯下降,但因其熱穩定性好,在精密電機和大功率電機中仍有一席之地,目前日本的產量約70噸,占世界產量的44%,預計今后幾年日本的粘結氧體和粘結Sm－Co的產量將保持相對穩定;在粘結永磁中發展最快的是1987年才開始商品化的各向同性粘結稀土NdFeB,日本的產量由1987年的約15噸增至1999年的930噸左右,年均增長高達45.5%,目前約占世界的60%,產品主要用在HDD、FDD(軟驅)CD－ROM、DVD－ROM及家電中的微型直流主軸電機和步進電機上。

對于性能更優異、潛在應用市場更廣闊的各向異性粘結NdFeB永磁,目前日本三菱和旭化成等公司已開始進行小批量生產。這類磁體將給汽車擋風玻璃雨刮驅動電機、玻璃清結電機、觀后鏡驅動電機、電動門鎖和電動調節座椅電機等帶來使用性變化。預計2004年日本各向異性粘結NdFeB永磁產量將達到3000噸以上。值得一提的是,從上述數據中雖反映出日本近年來多種磁性材料的產量和產值均為負增長,但這并不意味著日本磁性材料需求量的相應用下降,比如鐵氧體永磁,該國正繼續將其生產轉移到海外,以低成本來對付日元升值、勞動力成本增加以及滿足日本在海外生產的整機的需求。目前日本在海外工廠生產的鐵氧體永磁已高達8萬噸,加上本土生產的約5萬噸,這就是說其實際產量在13萬噸左右,仍比中國的產量略高,中國要成為真正的世界第一尚需持續努力。表1是不完全統計的日本在海外發展的鐵氧體永磁工廠情況。

而在NdFeB永磁上,日本之所以能不斷增長,主要有三方面的原因:一是新用途不斷被開發出來;二是計算機領域的需求量不斷增大;三是國外特別是我國價格低廉的NdFeB永磁(僅為日本產品價格的1/3左右)無法進入受專利保護的日本市場,使其受沖擊較少。

日本現約有60家廠商在從事磁性材料的開發與生產,其中TDK公司生產各類磁性材料元器件及磁應用制品,是全球磁性材料品種最全的生產廠家,該公司在鐵氧體軟磁、鐵氧體永磁生產上長期穩居世界第一位,其稀土永磁生產也頗具有規模(在日本排第三位),是舉世公認的磁性材料王國中的“王中王”。住友特殊金屬公司是世界燒結NdFeB永磁的專利擁有者和最大生產廠家,其AlNiCo永磁在日本也排第一位(其次是三菱制鋼公司)。但日本磁性材料行業一些人士評論,日本信越化學工業公司的NdFeB生產有可能趕超住友公司。在粘結稀土永磁的開發生產上,日本精工—愛普森公司多年來一直穩坐世界“第一把交椅”,目前其產量在400噸以上,占日本總產量的40%左右;緊跟其后的是大同特殊金屬公司,該公司于1992年停止生產鐵氧體永磁而把重心放在發展粘結稀土永磁上。此外,意欲在永磁方面不落后于其它大公司而對產品結構作調整的還有日立金屬、東北金屬、三菱制鋼等著名磁材公司。

日本磁性材料的科研進展

在鐵氧體軟磁高頻低功耗材料方面,自70～90年代,日本TDK、FDK、東京鐵氧體川崎制鐵等鐵氧體知名公司已先后開發出四代開關電源用功率鐵氧體材料,目前這些公司都能大批量生產PC40、PC44、PC50等第三、四代材料,其使用頻率一般可達數百kHz～1MHz,為開關電源的小型化作出了顯著貢獻。另外,為適應計算機顯示器和HDTV發展的需要,TDK等公司在90年代初還開發出用于制作回掃變壓器的HV22、HV38、HV45高頻鐵氧體材料,也有極低的功耗和高飽和磁感應強度。在鐵氧體高磁導率(ui)材料方面,TDK公司在過去生產H5C2(ui=1000)的基礎上,90年代又先后開發出H5C3(ui=13000)、H5D(ui=15000)和H5E(ui=18000)材料;FDK、東京鐵氧體等公司也相繼開發出ui=12000～15000的材料。用這類材料制作的電感器、濾波器、扼流圈、寬帶變壓器和脈沖變壓器,需求量很大,可廣泛用在數字技術和光纖通信等高新技術領域。

在鐵氧體抗電磁干擾材料及元件方面,目前TDK公司已開發出6種EMI吸收材料、23個抗EMI器件71個品種,是目前世界上開發生產鐵氧體吸收材料及抗EMI元器件品種最全、水平最高的企業。

在鐵氧體永磁方面,盡管日本早已實現“444”即Br≥4000Gs(0.4T)、HCJ≥4000Oe(320kA/m)、(BH)m≥4MGOe(32kJ/m3)的目標,但因離鐵氧體的理論值還有一段不長不短的路要走,為此許多日本企業仍在想辦法推進永磁性能的發展。如TDK公司繼在90年代初率先推出具有世界領先水平的FB5、FB6系列材料后,近年又通過選用高純原材料、合理調整配方、摻雜、提高取向和密度、嚴格控制產品的顯微結構等措施鐵氧體永磁的性能指標再次發生飛躍,已大大接近其理論值(FB9系列)。

日本鐵氧體磁體開發的另一個動向,是從磁性能的改進轉入便于使用的改進上,如發展超大弧度、超長、超厚磁體等等。

在NdFeB永磁方面,日本科研開發的方向主要有四個方面,一是向高磁能積方向發展,目前批量生產水平在400kJ/m3左右,如住友特殊金屬公司的Neomax50、Neomax48BH、TDK公司的Neorec－50、日立金屬公司的Hirorex－super52等;二是向特高內稟矯頑力方向發展,如住友特殊金屬公司的28EH、32EH產品,其HCJ超過2000kA/m(25kOe),工作溫度最高可達240℃;三是研究開發(BH)m≥256kJ/m3、耐腐蝕性優于燒結磁體的各向異性粘結NdFeB永磁;四是積極探索納米復合雙相稀土永磁,向(BH)m≥800kJ/m3的目標邁進。表2列出了當前日本高檔磁性材料大批量生產的代理牌號及水平。

本主題由

第三篇：GB_T 13560-2000_燒結釹鐵硼永磁材料

GB/T 13560-2000 燒結釹鐵硼永磁材料

基本信息

【英文名稱】Materials for sintered neodymium iron boron permanent magnets 【標準狀態】被代替 【全文語種】中文簡體 【發布日期】1992/7/9 【實施日期】2000/11/1 【修訂日期】2000/6/5 【中國標準分類號】H65 【國際標準分類號】77.150.99

關聯標準

【代替標準】GB 13560-1992 【被代替標準】GB/T 13560-2009 【引用標準】GB/T 2828-1987,GB/T 3217-1992,GB/T 8170-1987,GB/T 9637-1988,GB/T 17803-1999

適用范圍&文摘

暫無

第四篇：GB_T 13560-2009_燒結釹鐵硼永磁材料

GB/T 13560-2009 燒結釹鐵硼永磁材料

基本信息

【英文名稱】Materials for sintered neodymium iron boron permanent magnets 【標準狀態】現行 【全文語種】中文簡體 【發布日期】1992/7/9 【實施日期】2010/2/1 【修訂日期】2009/4/23 【中國標準分類號】H65 【國際標準分類號】77.150.99

關聯標準

【代替標準】GB/T 13560-2000 【被代替標準】暫無

【引用標準】GB/T 2828.1,GB/T 3217,GB/T 8170,GB/T 9637

適用范圍&文摘

本標準規定了燒結釹鐵硼永磁材料的要求、試驗方法、檢驗規則和標志、包裝、運輸、貯存。本標準適用于粉末冶金工藝生產的燒結釹鐵硼永磁材料，供電子、電力、機械、醫療器械等領域制作永磁器件等用。

第五篇：燒結釹鐵硼永磁材料的制造工藝原理

燒結釹鐵硼永磁材料的制造工藝原理!

2009年06月26日

燒結釹鐵硼系永磁材料是用粉末冶金方法制造的。其工藝流程如下：

原材料準備→冶煉→鑄錠→破碎與制粉→磁場取向與壓型→燒結→回火→機加工與表面處理→檢測。下面按工藝流程的順序簡介其工藝原理。

燒結釹鐵硼系永磁材料的磁性能主要由Nd2Fe14B基體相來決定的。因為其磁極化強度Js(Js=μ0Ms，Ms為飽和磁化強度)和各向異性場HA主要取決于Nd2Fe14B相的化學成分。雖然剩磁Br、矯頑力Hci和磁能積(BH)max是組織敏感量，但Br的極限值是Js，Hci的極限值是HA，(BH)max的極限值是(Js2)/4μ0，所以合金成分設計和原材料選擇是至關重要的。

熔煉的目的是將純金屬料(Fe、Nd、B-Fe、Dy、A1、Nb、Co、Cu等)熔化，并確保(1)所有的金屬料熔清。純Fe和金屬Nd等的熔點較高，應設法使它們完全熔清；(2)合金的設計成分準確。造成成分不準確的原因是金屬的揮發和氧化損失(總稱燒損)。為此一般采用真空感應爐熔煉，真空度應達10-2～10-3Pa以上；(3)保證合金成分均勻；(4)確保合金干凈，防止夾雜物和氣體污染。

鑄錠組織不僅對制粉、取向、燒結工藝，而且對粉末性質和最終燒結磁性能均有重要影響。沒有優良的鑄錠組織，就不可能制造出高性能燒結永磁體。鑄錠組織是制約磁體性能的關鍵技術之一。良好的鑄錠組織應是：柱狀晶生長良好，其尺寸細小，富Nd相沿晶界均勻分布，但不得有大塊的富Nd相，以及不存在α-Fe晶體。鑄錠凝固是一個形核長大的過程。在結晶過程中，形核率越大，將有更多的晶核同時成長。這樣，得到的片狀晶尺寸會更細小。為了制造高性能Nd-Fe-B系永磁體，將鑄錠組織的片狀晶尺寸控制在5μm以下是較為理想的。

制粉目的是將大塊合金錠破碎成一定尺寸的粉末。包括粗破和磨粉兩個工藝過程。粗破碎方法有兩種：一種是氫破碎(HD)，另一種是機械破碎。將粗破后的246μm～175μm(60～80目)的中等粉末研磨至3～4μm細粉，該種磁粉絕大多數為單晶體。一般采用球磨制粉或氣流磨制粉兩種方法。球磨制粉有滾動球磨、振動磨、高能球磨等。氣流磨制粉是利用氣流將粉末顆粒加速到超音速，使之相互對撞而破碎。目前生產規模較小的廠家用滾動球磨，多數Nd-Fe-B生產廠采用氣流磨制造磁粉。

粉末磁場取向是制造高性能燒結Nd-Fe-B永磁體的又一關鍵工藝技術之一。燒結Nd-Fe-B系永磁體的磁性能主要來源于具有四方結構的Nd2Fe14B基體相，它是單軸各向異性晶體，c軸為易磁化軸，a軸為難磁化軸。對于單晶體來說，當沿其易磁化軸磁化時，有最大的剩磁Br=μ0Ms。如果燒結永磁體的各個粉末顆粒的c軸是混亂取向的，則得到的是各向同性磁體，Br=μ0Ms/2=Js/2，這是最低的。如果使每一個粉末顆粒的易磁化方向(c軸)沿相同方向取向，制成各向異性磁體，則沿粉末顆粒c軸取向的方向有最大的剩磁。在制粉階段得到的3～5μm的粉末顆粒，一般來說它們是單晶體，但不是單疇體，所以粉末顆粒在磁場中的取向分兩個階段完成。第一階段是各個粉末顆粒變成單疇體。第二階段是磁疇內的磁矩轉動過程。

粉末壓形有兩個目的：(1)將粉末壓制成一定的形狀與尺寸的壓坯；(2)保持在磁場取向中所獲得的晶體取向度。目前，普遍采用的壓形方法有三種，即模壓法、模壓加冷等靜壓、橡皮模壓(加冷等靜壓)。也可分為干壓和濕壓兩種。

燒結過程是將Nd-Fe-B粉末壓坯加熱到粉末基體相熔點以下的溫度約(0.70～0.85)T熔，進行保溫處理一段時間。目的是提高壓坯密度，改進粉末顆之間的接觸性質，提高強度。使磁體具有高永磁性能的顯微組織特征。燒結可粗略地分為固相燒結和液相燒結。

Nd-Fe-B永磁合金燒結并快冷后(燒結態)，磁性能較低，回火處理可顯著提高Nd-Fe-B合金的磁性能，尤其是矯頑力。回火處理有一級回火和二級回火處理兩種。兩級回火處理可獲得較好的磁性能。