第一篇：永磁吸盤的工作原理

一、永磁吸盤介紹：

永磁吸盤又名磁力吸盤或永磁起重器，是機械廠，模具廠，鍛造廠，煉鋼廠，造船廠等等使用鋼材場所的必備搬運工具，可以大大提高塊狀，圓柱狀，板材，不規則導磁性鋼鐵材料的搬運效率。永磁吸盤是以高性能的稀土材料釹鐵硼（N>40）為內核，通過手扳動吸盤手柄轉動，從而改變吸盤內部釹鐵硼的磁力系統，達到對需要搬運的工件的吸持或釋放。

二、永磁吸盤的原理：

永磁吸盤是利用磁通的連續性原理及磁場的疊加原理設計的，永磁吸盤的磁路設計成多個磁系，通過磁系的相對運動，實現工作磁極面上磁場強度的相加或相消，從而達到吸持和卸載的目的。

圖1 永磁吸盤工作原理圖

其工作原理如圖1所示，當永磁吸盤磁極處于圖（a）狀態時，磁力線從磁體的N極出來，通過磁軛，經過鐵磁性工件，再回到磁軛進入磁體的S極。這樣，就能把工件牢牢地吸在永磁吸盤的工作極面上。當磁極處于圖（b）狀態時，磁力線不到永磁吸盤的工作極面，就在永磁吸盤內部組成磁路的閉合回路，幾乎沒有磁力線從永磁吸盤的工作極面上出來，所以對工件不會產生吸力，就能順利實現卸載。

三、永磁吸盤的設計： 1.永磁吸盤磁系及磁軛

設計永磁吸盤時，首先應精心設計磁路，良好的磁路結構可以盡量讓更多的磁通量聚集在工作表面中去，滿足起重重量的要求，而且可以盡量少用釹鐵硼材料。同時，設計磁路時還應仔細考慮操作者較易實現工作卸載。解決永磁吸盤吸力很大，扳動手柄困難等技術難點。永磁吸盤的磁路設計有2個磁系，磁系分為活動的和固定的兩部分。改變活動磁系狀態，使工作極面分別處于磁場疊加或產生反向磁場，磁場被抵消的狀態。同時，在永磁回路中，為減少磁阻，增大工作極面關鍵部位的磁通密度，采用了一些軟磁材料作為磁軛。2.永磁吸盤的工作點選擇 由于起吊的工件各式各樣，因此，永磁吸盤工作極面與工件表面的氣隙距離是變化的，其磁路是動態磁路。如圖2所示：

圖2 釹鐵硼永磁體的回復曲線及工作點示意圖

永磁體的工作狀態變化是在回復曲線（AD）上變化。當永磁吸盤處于開路狀態時，永磁體的工作點以退磁曲線上A點表示；當永磁吸盤的工作極面與工件完全無縫隙接合時，其工作點為D點，此時，永磁體的磁通全部通過工件。在永磁吸盤靠近工件表面過程中，永磁體的工作狀態從A點沿箭頭到D點；反過來，永磁吸盤遠離工件，永磁體的工作狀態從D點沿箭頭到A點。由于這2條曲線很接近，可近似地以直線AD來代替。OA為永磁體的工作負載線。有用回復能（Erec）是永磁體工作點中的有用磁通密度B和退磁場強度H的乘積（Erec=B×H）。即圖2中剖面線區域EFGC的面積。E點位永磁體的工作點，設計時應使E點接近回復曲線AD的中點，以使A為起始點的有用回復能最大。

四、永磁吸盤的特點：

1）永磁吸盤 采用高性能永磁材料釹鐵硼（Nd-Fe-B）為產品內核，使產品體積更小，起重吊裝力更強，且磁力恒久不衰。

2）永磁吸盤 具備最高大額定起重力3.5倍的安全系數。3）永磁吸盤 底面“V”型槽設計，可起吊相對應的圓鋼、鋼板。4）永磁吸盤 不用電即可使用，省去供電麻煩。5）永磁吸盤 優化的磁路設計，使剩磁幾乎為零。6）永磁吸盤 專業設計的外觀造型使產品更加美觀。

五、永磁吸盤使用方法：

1.將工件擺放到吸盤工作臺面上,然后將扳手插入軸孔內沿順時針方向轉動180到”ON”,即可吸住工件進行加工。

2.工件加工完畢,再將扳手插入軸孔內沿逆時針轉動180到”OFF”,即可取下工件。

六、永磁吸盤維護和保養：

1.吸盤使用前應擦干凈表面以免劃傷影響精度。

2.使用環境溫度在-40℃—50℃,嚴禁敲擊,以防磁力降低。3用完后工作面涂防銹油,以防銹蝕。

第二篇：永磁同步電機的工作原理

永磁同步電機的工作原理

永磁同步電機的工作原理與同步電機的工作原理是相同的。永磁同步電機在現在應用及其廣泛。和感應電機一樣是一種常用的交流電機。特點是：穩態運行時，轉子的轉速和電網頻率之間又不變得關系n=ns=60f/p，ns成為同步轉速。若電網的頻率不變，則穩態時同步電機的轉速恒為常數而與負載的大小無關。

作為發電機運行是同步電機最主要的運行方式，作為電動機運行是同步電機的另一種重要的運行方式。同步電動機的功率因數可以調節，在不要求調速的場合，應用大型同步電動機可以提高運行效率。近年來，小型同步電動機在變頻 異步電動機又稱感應電動機,是由氣隙旋轉磁場與轉子繞組感應電流相互作用產生電磁轉矩,從而實現機電能量轉換為機械能量的一種交流電機。異步電動機按照轉子結構分為兩種形式:有鼠籠式〔鼠籠式異步電機〕繞線式異步電動機。永磁同步電機的工作原理如下：

永磁同步電機主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。

永磁同步電機的載流導體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體。

永磁同步電機的切割運動：原動機拖動轉子旋轉（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉并順次切割定子各相繞組（相當于繞組的導體反向切割勵磁磁場）。

永磁同步電機交變電勢的產生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應出大小和方向按周期性變化的三 相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。

永磁同步電機的交變性與對稱性：由于旋轉磁場極性相間，使得感應電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應電勢的三相對稱性。

下一篇：限壓式變量葉片泵的特性曲線

第三篇：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。

第四篇：永磁材料的歷史

主要有鋇鐵氧體和鍶鐵氧體，其電阻率高、矯頑力大，能有效地應用在大氣隙磁路中，特別適于作小型發電機和電動機的永磁體。永磁鐵氧體不含貴金屬鎳、鈷等，原材料來源豐富，工藝簡單，成本低，可代替鋁鎳鈷永磁體制造磁分離器、磁推軸承、揚聲器、微波器件等。但其最大磁能積較低，溫度穩定性差，質地較脆、易碎，不耐沖擊振動，不宜作測量儀表及有精密要求的磁性器件。

稀土永磁材料

主要是稀土鈷永磁材料和釹鐵硼永磁材料。前者是稀土元素鈰、鐠、鑭、釹等和鈷形成的金屬間化合物，其磁能積可達碳鋼的150倍、鋁鎳鈷永磁材料的3～5倍，永磁鐵氧體的8～10倍，溫度系數低，磁性穩定，矯頑力高達800千安／米。主要用于低速轉矩電動機、啟動電動機、傳感器、磁推軸承等的磁系統。釹鐵硼永磁材料是第三代稀土永磁材料，其剩磁、矯頑力和最大磁能積比前者高，不易碎，有較好的機械性能，合金密度低，有利于磁性元件的輕型化、薄型化、小型和超小型化。但其磁性溫度系數較高，限制了它的應用。

復合永磁材料

由永磁性物質粉末和作為粘結劑的塑性物質復合而成。由于其含有一定比例的粘結劑，故其磁性能比相應的沒有粘結劑的磁性材料顯著降低。除金屬復合永磁材料外，其他復合永磁材料由于受粘結劑耐熱性所限，使用溫度較低，一般不超過150℃。但復合永磁材料尺寸精度高，機械性能好，磁體各部分性能均勻性好，易于進行磁體徑向取向和多極充磁。主要用于制造儀器儀表、通信設備、旋轉機械、磁療器械及體育用品等。

永磁材料分類

第一大類是：合金永磁材料，包括稀土永磁材料（釹鐵硼Nd2Fe14B）、釤鈷(SmCo)、鋁鎳鈷（AlNiCo）

第二大類是：鐵氧體永磁材料（Ferrite）

按生產工藝不同分為：燒結鐵氧體、粘結鐵氧體、注塑鐵氧體，這三種工藝依據磁晶的取向不同又各分為等方性和異方性磁體。

這些就是目前市面上的主要永磁材料，還有一些因生產工藝原或成本原因，不能大范圍應用而淘汰，如Cu-Ni-Fe（銅鎳鐵）、Fe-Co-Mo（鐵鈷鉬）、Fe-Co-V（鐵鈷釩）、MnBi（錳鉍）

（3）、注塑釹鐵硼（Zhusu NdFeB）——有極高之精確度、容易制成各向異性形狀復雜的薄壁環或薄磁體。

燒結鐵氧體

燒結鐵氧體（Sintered Ferrite）的主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19，依據磁晶的取向不同分為等方性和異方性磁體。由于其低廉的價格和適中的磁性能而成為目前應用較為廣泛的一種磁體。鐵氧體磁鐵是通過陶瓷工藝法制造而成，質地也比較堅硬，也屬脆性材料，由于鐵氧體磁鐵有很好的耐溫性及價格低廉，已成為應用較為廣泛的永磁體。橡膠磁

橡膠磁（Rubber Magnet）是鐵氧體磁材系列中的一種，由粘結鐵氧體料粉與合成橡膠復合經擠出成型、壓延成型、注射成型等工藝而制成的具有柔軟性、彈性及可扭曲的磁體。可加工成條狀、卷狀、片狀及各種復雜形狀。橡膠磁體由磁粉（SrO6Fe2O3）、聚乙烯（CPE）和其它添加劑（EBSO、DOP）等組成，通過擠出、壓延制造而成。橡膠磁材可以是同性的或異性的，它由鐵氧體磁粉、CPE和某些微量元素制成，可彎、可捻、可卷。它無需更多機械加工即可使用，也可以按所需尺寸修整形狀,橡膠磁也可以根據客戶要求復PVC,背膠,上UV油等。它的磁能積在0.60 至1.50 MGOe之間。橡膠磁材的應用領域：冰箱、訊息告示架、將物件固定于 金屬體以用作廣告等的緊固件，用于玩具、教學儀器、開關和感應器的磁片。主要應用于微特電機、電冰箱、消毒柜、廚柜、玩具、文具、廣告等行業。鋁鎳鈷

鋁鎳鈷（AlNiCo）是最早開發出來的一種永磁材料，是由鋁、鎳、鈷、鐵和其它微量金屬元素構成的一種合金。根據生產工藝不同分為燒結鋁鎳鈷（Sintered AlNiCo）和鑄造鋁鎳鈷（Cast AlNiCo）。產品形狀多為圓形和方形。鑄造工藝可以加工生產成不同的尺寸和形狀；與鑄造工藝相比，燒結產品局限于小的尺寸，其生產出來的毛坯尺寸公差比鑄造產品毛坯要好，磁性能要略低于鑄造產品，但可加工性要好。在永磁材料中，鑄造鋁鎳鈷永磁有著最低可逆溫度系數，工作溫度可高達600攝氏度以上。鋁鎳鈷永磁產品廣泛應用于各種儀器儀表和其他應用領域。

釤鈷（SmCo）依據成份的不同分為SmCo5和Sm2Co17,分別為笫一代和笫二代稀土永磁材料。由于其原材料十分稀缺，價格昂貴而使其發展受到限制。釤鈷（SmCo）作為第二代稀土永磁體，不但有著較高的磁能積（14-28MGOe）和可靠的矯頑力，而且在稀土永磁系列中表現出良好的溫度特性。與釹鐵硼相比，釤鈷更適合工作在高溫環境中（＞200℃）。

永磁材料的發展歷程

隨著社會的發展，磁鐵的應用也越來越廣泛，從高科技產品到最簡單的包裝磁，目前應用最為廣泛的還是釹鐵硼強磁和鐵氧體磁鐵。

從永磁材料的發展歷史來看，十九世紀末使用的碳鋼，磁能積（BH）max(衡量永磁體儲存磁能密度的物理量)不足1MGOe(兆高奧)，而目前國外批量生產的Nd-Fe-B永磁材料，磁能積已達50MGOe以上。這一個世紀以來，材料的剩磁Br提高甚小，能積的提高要歸功于矯頑力Hc的提高。而矯頑力的提高，主要得益于對其本質的認識和高磁晶各向異性化合物的發現，以及制備技術的進步。二十世紀初，人們主要使用碳鋼、鎢鋼、鉻鋼和鈷鋼作永磁材料。二十世紀三十年代末，AlNiCo永磁材料開發成功，才使永磁材料的大規模應用成為可能。五十年代，鋇鐵氧體的出現，既降低了永磁體成本，又將永磁材料的應用范圍拓寬到高頻領域。到六十年代，稀土鈷永磁的出現，則為永磁體的應用開辟了一個新時代。1967年，美國Dayton大學的Strnat等，用粉末粘結法成功地制成SmCo5永磁體，標志著稀土永磁時代的到來。迄今為止，稀十永磁已經歷第一代SmCo5，第二代沉淀硬化型Sm2Co17，發展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。此外，在歷史上被用作永磁材料的還有Cu-Ni-Fe、Fe-Co-Mo、Fe-Co-V、MnBi、A1MnC合金等。這些合金由于性能不高、成本不低，在大多數場合已很少采用。而AlNiCo、FeCrCo、PtCo等合金在一些特殊場合還得到應用。目前Ba、Sr鐵氧體仍然是用量最大的永磁材料，但其許多應用正在逐漸被Nd-Fe-B類材料取代。并且，當前稀土類永磁材料的產值已大大超過鐵氧體永磁材料，稀土永磁材料的生產已發展成一大產業。

釹鐵硼永磁

釹鐵硼作為節能環保的朝陽產業，廣泛用于信息技術、汽車、核磁共振、風力發電和電機等領域，預計未來3-5年的復合增長率在20%左右。由于中國具有明顯的資源、成本和市場優勢，世界釹鐵硼產業正在向中國轉移，2005年中國釹鐵硼產量已經占到全球產量的70%以上。

釹鐵硼產業概況

釹鐵硼具有體積小、重量輕和磁性強的特點，是迄今為止性能價格比最佳的磁體。預計在未來20-30年里，釹鐵硼產業環保節能將高速發展 在全球高油價時代的來臨、《京都議定書》的生效以及世界各國對環保節能的日益重視之下，環保節能正在成為影響各國制造業發展的重要因素，而釹鐵硼正是制造環保節能產品的主要原材料之一。如釹鐵硼在汽車、壓縮機、風力發電機等領域的應用，正是出于環保節能的考慮。釹鐵硼作為環保節能的功能材料，其應用將更加廣泛。釹鐵硼行業正成為全新的朝陽環保產業。

我們預計在未來3-5年，釹鐵硼的年需求增長率平均為20%左右。其增長主要來自于幾個領域：傳統汽車工業、信息技術產業、核磁共振成象工業和機床工業等。

在能源日趨緊張的時代，將風能轉化為電能無疑將受到政府政策的支持，風力發電目前在歐洲已經大規模實施，在我國尚處于起步階段，之前1兆瓦的機組使用釹鐵硼大致在1噸左右，得益于風力發電行業的快速增長，釹鐵硼在風力發電機組中的用量也將快速增加。

杭州永磁集團有限公司

地址：中國浙江杭州市蕭山區錢江農場一分場

國內銷售部

電話：86-571-82875111 82875517

傳真：86-571-82875782

電子郵箱： sales@china-hpmg.com

杭州永磁集團有限公司始建于1980年12月，公司注冊資本5000萬元人民幣，廠區面積14萬m2，年產值6億元人民幣。公司有員工1000多人，其中工程技術人員250多人。公司為國家重點高新技術企業、浙江省“五個一批”重點骨干企業和“中國電子元件百強企業”，銀行評定的信用等級AAA級企業。

公司主要產品類別有：鑄造、燒結鋁鎳鈷永磁；燒結、粘結釹鐵硼永磁；釤鈷永磁；永磁器件；永磁玩具；永磁電機等。產品廣泛用于汽車、儀器儀表、醫療和通訊器械、家用電器、電機、電聲器材、紡織機械、教學儀器、風力發電、自控開關及國防軍工、航天航空等高科技領域。產品規格已形成多系列上萬個品種。目前是世界上最大的鋁鎳鈷永磁生產基地，年產鋁鎳鈷永磁1800噸，約占世界產量的20%。釹鐵硼生產線94年開始投產，年生產能力為2000噸。N48、N50、N38EH、N40UH、N42SH等高性能磁體質量穩定，位居同行業前列。燒結釤鈷年產量200噸，能大批量生產磁能積為30MGOe的釤鈷磁體。粘結釹鐵硼和粘結釤鈷的年產量150噸，粘結鋁鎳鈷磁推軸承年產600萬套以上。永磁器件包括永磁吸盤、永磁起重器、永磁玩具、永磁磁力棒和各種永磁吸力件等。永磁電機經過五年的發展，目前已形成年產100萬臺各式永磁電機的生產規模。

證券簡稱：中科三環

證券代碼：000970

公司名稱：北京中科三環高技術股份有限公司

法人代表：王震西

總經理：王震西

注冊地址：北京市海淀區中關村東路66號甲1號樓27層

經營范圍：釹鐵硼永磁材料及其他新型材料、各種稀土永磁應用產品的研究開發、生產以及有關技術咨詢、服務，工業自動化系統，計算機軟硬件產品的技術開發、生產，銷售自產產品。

主營業務：公司主營業務是稀土永磁和新型磁性材料及其應用產品的研究開發、生產和銷售。公司簡介

北京中科三環高技術股份有限公司是由隸屬于中國科學院的北京三環新材料高技術公司作為主發起人于1999年7月23日發起設立的一家高新技術企業，并于2000年4月20日在中國深交所上市。中科三環延續了三環公司的主要業務，從事磁性材料及其應用產品研發、生產和銷售。

中科三環下納五家燒結；在下游產業控股南京大陸鴿高技術股份有限公司，生產由釹鐵硼稀土永磁電機驅動的綠色環保電動自行車。

投資亮點

1、公司通過資本運作，控股了擁有粘結釹鐵硼產品世界一流技術和市場占有率全球第二的上海愛普生磁性器件有限公司（公司持有70%的股權），致力于粘結釹鐵硼磁體的發展。該產品在小型電動機方面的需求增加，將使公司的業績得到提高。

2、公司的高檔稀土永磁鐵硼擁有國際最先進的用燒結和粘結兩種工藝生產釹鐵硼磁性材料的技術,占有15%以上的全球市場份額。

3、數字電視行業蘊藏的投資價值在15000億元左右，在數字電視設備方面，市場規模在萬億元以上，未來10年平均每年近千億元，公司的主要產品之一軟磁鐵氧體磁芯被廣泛應用于數字電視設備的生產，這將給公司的發展帶來的機遇。

杭州永磁集團永磁電機

第五篇：綜述—永磁材料

Nd-Fe-B系稀土永磁材料的研究進展

鄧少杰

合肥工業大學工業與裝備技術研究院

摘要 釹鐵硼磁體被稱為第3代稀土永磁材料，是目前綜合磁性能比較高的永磁材料。探討了釹鐵硼永磁材料的發展前景以及行業存在的問題，對釹鐵硼永磁材料生產和應用現狀進行了分析。概述了釹鐵硼永磁材料的研究進展和應用領域，介紹了釹鐵硼磁體的性能及先進制備工藝。縱觀全文，釹鐵硼永磁材料已進入一個嶄新的發展階段，應用前景廣闊。

關鍵詞 稀土永磁材料釹鐵硼 磁性能 制備工藝

1緒論

1.1永磁材料的定義

永磁材料又稱為硬磁材料，它是一種經過外加強磁場的磁化，再去掉外加磁場之后能長時期保留其較高的剩余磁性能，經受振動、溫度等環境因素和不太強的外加磁場的干擾的強磁材料。又因為其具有高的矯頑力，能經受外加不太強的磁場的干擾，故又稱硬磁材料。

已近千噸。而上百噸生產規模的企業有20余家，但所產磁體大部分都是中低檔產品，絕大多數應用在性能要求不高的領域。所以，中國燒結釹鐵硼產量雖處于世界前列，但所得利潤卻很有限。從世界范圍來看，高性能釹鐵硼永磁體發展前景看好，市場競爭力也較強。永磁材料是一種重要的基礎功能材料，它的基本功能是提供穩定持久的磁通量，不需要消耗電能，是節約能源的重要手段之一。同時永磁材料使器械和設備結構簡單，制造成本和維修保養成本降低。因此，永磁材料的應用面越來越廣，應用量越來越大。當今，永磁材料按磁性能的高低，大致可分為2類。一是一般永磁材料，如鋁鎳鈷、鐵氧體，磁性能較低，但價格低；二是稀土永磁材料，如釤系磁體（如SmCo5）及釹系磁體（Nd-Fe-B），磁性能較高，但價格貴。隨著電子器件的小型化、微型化的發展要求，高性能稀土永磁材料應用越來越廣泛。釹鐵硼的最大磁能積最高，由于不含貴重金屬Sm和Co，價格較低，近年來發展迅速。也因為Nd-Fe-B系永磁材料的性能比傳統的永磁材料的要高，稱為創世界紀錄的磁性材料。并且用金屬鐵代替稀土永磁一、二代所用的金屬鈷，以成本低、資源豐富的金屬釹代替資源較少的稀土金屬釤。再者永磁材料有矯頑力高、剩余磁感應強度高、最大磁能積高和穩定性高這四大優勢。而隨著當今世界的飛速發展的要求，永磁材料的研究就顯得極為必然。

也因釹鐵硼是重要的金屬功能材料，作為第三代稀土型永磁材料，由于其良好的磁性能被科技人員稱為“磁王”，利用其能量的轉換

[2]

[1]1.2釹鐵硼系稀土永磁材料的現狀及研究意義

在釹鐵硼剛開始生產應用之初，世界釹鐵硼生產能力主要集中在日、美、中、歐等少數國家手中。其中，日、美在永磁的開發、生產和推廣應用方面的技術一直處于世界前茅，同時也是最大的永磁消費市場，并形成了幾家能力大、質量好、競爭力強的超大規模企業。目前，日本住友特殊金屬公司、日本信越化學實業公司、TDK 等在釹鐵硼的銷量上分居世界第一、二、三位，而中國的北京中科三環高技術股份有限公司與日本的TDK 并列排在第三位。

中國在20世紀80年代初開始從事稀土永磁材料的研究。目前，中國釹鐵硼產業已經占全球近80%市場份額，是全球燒結釹鐵硼磁體的產業中心。2010年，中國鐵硼磁體產量已經超過世界總產量的80%。隨著中國對稀土出口限制管理日趨嚴格，未來中國高性能釹鐵硼永磁材料產量將繼續擴大，占全球總產量比例有望繼續提升。目前，中國釹鐵硼永磁材料生產企業已達120多家，國內有5家企業的生產規模功能和磁的各種物理效應可制成多種樣式的功能器件。釹鐵硼磁性材料已被廣泛應用于航空、航海、電子等眾多領域，成為高科技、新興產業與社會進步的重要物質基礎之一。釹鐵硼永磁材料的應用可以大大減小整機的體積和質量，如在磁盤上的應用，可以使磁盤驅動器微型化,而且性能更好。在音響器件中，釹鐵廣泛應用于微型揚聲器、耳機及高檔汽車的揚聲器，大大提高了音響的保真度和信噪比。此外還可以應用于直流電機及核磁共振成像，特別是在磁懸浮列車上的應用不僅數量大,而且可以實現高速運輸、安全可靠及噪聲小等特點。綜上所述，釹鐵硼實屬高科技新材料。

2釹鐵硼系稀土永磁材料的制備工藝

目前我國研究的方法有粉末冶金法、熔體快淬法、還原擴散法、HDDR法、熱變形法、雙合金法與機械合金法等等。近些年來生產高性能稀土永磁材料常用的方法為快速凝固鱗片鑄錠+氫破碎+氣流粉碎及SC+HD+JM的工藝。以下是上述的常用或者重點方法的具體介紹。

2.1粉末冶金法

目前我國主要用粉末冶金法（燒結法）生產這種磁體。其主要過程如下：原材料→預處理→配料→熔煉→破碎→細磨→混料→壓型→燒結→熱處理→機加工→電鍍→充磁→檢驗→包裝→入庫[3]。合金成分及其微觀組織最優化是高性能化燒結Nd-Fe-B永磁的關鍵。燒結釹鐵硼磁體采用粉末冶金工藝，使得燒結磁體內部必然存在一定數目的氣孔和缺陷，這在過去的研究中已經發現[4]

。氣孔和缺陷的存在，一方面使磁體的密度下降，連續性降低，容易產生應力集中；另一方面，氣孔的存在使有效承載面積下降。這兩方面均為造成材料塑韌性差的原因。

2.2熔體快淬法

在Nd-Fe-B的制取工藝方面除了傳統的粉末冶金工藝外，美國GM公司采用先進的快淬工藝技術制備快淬釹鐵硼磁體。經對比實驗發現，快淬釹鐵磁體的矯頑力是普通燒結釹鐵磁體的1.5—2倍，溫度特性也得到了相應的改善該公司用快淬工藝研制出樹脂粘合型Nd-Fe-B

磁體，具有生產能力。

2.3 HDDR法

HDDR過程分為氫化、歧化、脫氫與重組合四個階段。它是制備稀土金屬間化合物磁性粉末的行之有效的方法。1989年，三菱公司的T Takeshita，K kayama發現在相近溫度下，對歧化物進行強制脫氫處理，歧化物再脫氫后重新形成細小的Nd2Fe14B相和少量的富Nd相，從而獲得了具有高矯頑力的NdFeB磁粉。這四個過程簡稱為HDDR。脫氫、重合反應是前一個反應的逆反應，反應后的Nd2Fe14B相已經不是鑄錠原來的粗大顆粒，而成為細小晶粒的集合體，由于吸氫時產生體積膨脹；很容易破碎成粉末

[5,6]

。多年來，三菱公司、伯明翰大學、愛知制鋼和北京科技大學等企業、高等院校的研究小組對HDDR法制備各向異性粘結Nd-Fe-B磁粉、粘結Nd-Fe-B磁體，取得了顯著進展。

3釹鐵硼系稀土永磁材料的性能及影

響其因素

3.1性能

釹鐵硼永磁材料的主要磁性能參量可分為2類：非結構敏感參量（即內稟參量），如居里溫度Tc，主要由材料的化學成分和晶體結構來決定；結構敏感參量，如剩磁Br，最大磁能積Mmax和矯頑力Hcj，這些參量除與內稟參量有關外，還與材料的晶粒尺寸、晶粒取向、晶體缺陷等顯微結構有關[7]。

釹鐵硼的居里溫度低（312℃），對溫度極敏感，在受熱時其剩磁、特別是內稟矯頑力下降很快，磁性溫度系數很大，改善熱穩定性的主要途徑是合金化。矯頑力高的永磁材料具有較好的溫度穩定性[8]

。因此，永磁材料的矯頑力越高,可工作的環境溫度也就越高。要使磁體的磁能積達到最大值，必須做到：燒結體的密度接近或達到材料的理論密度；盡可能減少非磁性相的體積分數；鐵磁性相晶粒的取向度盡可能高。

釹鐵硼的穩定性包括3個內容：熱穩定性；受外界磁場干擾的穩定性；時間穩定性[9]

。釹鐵硼永磁材料熱穩定性，即其由于所處環境溫度改變而產生的磁性能變化用材料的溫度系數來表征。永磁材料的磁性能變化分為不可逆損失和可逆損失兩部分：不可逆損失是指溫度恢復到原來溫度后永磁材料的磁性能不能恢復到原值，從而導致有的電機隨著使用電氣性能逐步下降[10]，應盡量避免；而可逆損失是難以避免的，在電機設計之初就必須充分考慮在穩定溫升運行時必須達到的性能。隨著釹鐵硼永磁材料的發展，溫度系數很小的永磁材料已經問世，可小到萬分之一[11]。

永磁體一般作為磁場源，在一定空隙內提供恒定的磁場。對于精密儀器儀表和磁性器件，要求在工作環境下，當外界條件變化時，磁體提供的磁場要穩定。與其他永磁材料相比，燒結釹鐵硼永磁材料的穩定性要差很多，一般只能在小于100℃溫度下工作，而高矯頑力系列的工作溫度也不能超過150℃，適用于200℃以上的非常罕見。在永磁電機中，對永磁體的穩定性要求很高，磁能積要求卻不是那么嚴格。目前，制約燒結釹鐵硼永磁材料推廣應用的關鍵問題就是其熱穩定性，解決好這一問題有著非常重要的意義。

3.2影響因素

一是晶體結構；其晶體結構復雜，滑移系少。燒結 Nd-Fe-B 的晶體結構與密排六方晶格相似，同為層狀堆垛結構，但其對稱性遠較密排六方晶格差，由此可以推斷燒結Nd-Fe-B的滑移系較密排方六晶體的滑移系少，所以燒結釹鐵硼塑韌性很差。

二是磁晶各向異性導致力學性能各向異性；磁晶各向異性、形狀各向異性和應力各向異性等基本現象在某些方向可以改善磁性材料的性能。由于磁性和彈性的相互耦合作用，必然會引起材料力學性能的各向異性，如單晶體的磁致伸縮各向異性、熱膨脹各向異性和抗拉抗彎強度的各向異性等等

[12]

。因為在不同方向磁體的熱膨脹不同，所以在降溫過程中磁體內部會產生很大的內應力，這也是燒結 Nd-Fe-B力學性能差的重要原因之一。

三是晶界富釹相力學性能弱化；在燒結釹鐵硼的顯徽組織中，富Nd相主要呈薄層狀沿晶界分布，而此種晶界富Nd相的硬度（HV）僅有262，遠低于基體的硬度。研究表明：燒結釹鐵硼本身晶界弱化，斷裂方式主要為沿晶斷裂，穿晶斷裂比率在5%以上，而且在富釹相聚

集較多的三叉晶界處，由于應力集中，會首先出現裂紋擴展發散點。

四是磁體制備工藝—粉末冶金的燒結工藝；燒結釹鐵硼磁體采用粉末冶金工藝，使得燒結磁體內部必然存在一定數目的氣孔和缺陷，這在過去的研究中已經發現[4]

。氣孔和缺陷的存在，一方面使磁體的密度下降，連續性降低，容易產生應力集中；另一方面，氣孔的存在使有效承載面積下降。這兩方面均為造成材料塑韌性差的原因。

4釹鐵硼系稀土永磁材料的應用及發

展前景

4.1應用

新材料開發的目的在于應用，但是一種新材料開發到應用往往需要經過一個相當長的時間，而當代永磁之王的稀土鐵基永磁材料問世以來從未有過的高速度占領了永磁市場，到目前為止經過多年的商品化發展，已經證明它確實成為一個應用范圍廣、潛力大的極為重要的永磁材料。歐洲共同體委員會曾對稀土鐵基永磁材料做過分析，在分析報告中指出：稀土鐵基永磁材料不僅將作為與配件配套的現有各類磁體的替代者，而且在取代電磁與非電磁設計的器件的新市場中也將獲得廣泛應用。

釹鐵硼作為第三代稀土永磁材料，廣泛應用于電機中。與傳統電機相比，具有高效節能、質量輕、體積小、控制調速性好、可靠性強等特點，可廣泛應用于風力發電、電動汽車、工業電機、家用電機等領域，其很高的性價比使得其應用領域還在不斷拓展，因此近幾年在科研、生產、應用方面都得到了持續高速發展。近年來由于釹鐵硼永磁材料綜合性能的進一步提升，釹鐵硼磁體正在逐步替代其他磁性材料而成為主流磁性材料，應用領域不斷擴展。在“節能、環保”的大背景及國家政策的鼓勵下，風力發電、新能源汽車及節能家電等行業未來將迅猛發展。隨著全球高性能永磁電機的逐步普及，高性能釹鐵硼永磁材料需求量不斷提高。

4.2發展前景與展望

中國的稀土永磁材料的發展著實令人振奮，也令世界矚目。中國發展稀土永磁材料具

有得天獨厚的條件和國家的大力支持：中國的稀土產量和儲量居世界第一，中國的稀土資源儲量占了全世界的70%-80%，如中國的總設計師鄧小平指示：“中東有石油，中國有稀土”。要將稀土的資源的優勢變為經濟優勢必須作稀土精加工。稀土永磁材料則為稀土資源利用的精加工產品。中國科技部一直將此列為鼓勵發展的高科技產品。每年均給予優惠政策、資

金支持。

稀土永磁材料發展幾十年來，已經從第一代稀土鈷基發展到第三代稀土鐵基材料，已成功地應用于電機、電腦、電聲器材、醫療、工農、國防科技各領域，是現代科學技術發展的基礎。稀土永磁材料逐漸由永磁材料家族的普通一員變成主體。21世紀將是稀土永磁材料大發展的世紀，也必是我們大展宏圖之時。致謝

白駒過隙，轉眼一個多月的論文寫作課就此告一段落。在此期間，收獲良多。在此對魯穎煒老師、左如忠老師以及對此課做出貢獻的老師們表以誠摯的謝意。感謝你們的授業、傳道、解惑的師德。

參考文獻 宋后定．永磁材料的應用 [J]．磁性材料及器件，2007（4）：65—67． 2 林河成．稀土永磁材料的進展 [J]．稀土，1994（3）：5—7． 鐘俊輝．高性能永磁材料發展概況 [J]．材料導報，1990（2）：83—85． 4 閆兆杰，于旭光．釹鐵硼的微觀結構研究 [J] ．河北冶金，2004（4）：24． Nakamara H，Kato K，et al．Proc，15th Int．Woncshop on RE Magncts．1998．507． 6 萬永．金屬材料研究．2003，29(1)：52． 張修海，熊惟皓，李燕芳等．燒結釹鐵硼永磁材料的研究進展 [J] ．機械工程材料，2008，32（11）；5—9． 8 VIAL F，JOLY F，NEVALAINEN E，et al．Improvement of coercivity of sintered NdFeB permanent magents by heattreatment [J]．Joural of Mangnetism and Magnetic Materials，2002，242：1329—1334． 9 王景海，釹鐵硼．最理想的永磁材料 [J] ．上海金屬，1991，12（3）：12—19． 林巖，姜代維，陳海玲等．國產SH系列燒結釹鐵硼永磁體的性能分析 [J] ．沈陽工業大學學報，2006，28（5）：510—512． 林巖，周廣旭，唐任遠等．燒結釹鐵硼材料的熱穩定性對電機設計的影響及合理選擇[J] ．沈陽工業大學學報，2007，29（6）：618—622． 周壽增．稀土永磁材料及其應用［M］．北京：冶金工業出版社，1999：349．

The reaearch progress of the NdFeB rare earth permanent magnets materials Deng Shaojie

The research institute of industrial and equipment technology As the third generations of rare earth permanent magent material，the NdFeB magnets possess better integrated magnetic properties by now.The development prospects of NdFeB permanent magnet materials and the problems in development was discussed.The production and application status of NdFeB permanent magnet materials was summarized and analyzed focusing on application field.The reaearch progress and applicantion fields of the NdFeB magnets are reviewed.The property and advanced production technologies of NdFeB magnets are introduced.Throughout the full，It is show that NdFeB permanent magnet materials have been stepping into a new stage of development，and the future is bright.Rare earth permanent magent material，NdFeB，Magnetic property，Production technology