-
稀土永磁材料研究进展
摘要：
本文主要介绍了
Sm
—
Co<
/p>
系稀土永磁材料、
Nd
—
Fe
—
B
系稀土永磁材料、纳
米复相
稀土永磁材料的研究进展，以及其制备方法，并简要介绍了它们各自的优缺点及其
应用。
关键词：
稀土永磁材料
Sm
—
Co Nd
—
Fe
—
B
纳米复相稀土永磁材料
The review of rare earth permanent
magnet materials
Liu Tao
Abstract
:This
article
mainly
introduced
the
Sm
-
Co
rare
earth
permanent
magnet
materials
、
Nd - Fe
- B rare earth permanent magnet
materials
、
nanocomposite
dualphase rare
—
earth
permanent magnetic material and the method of
their preparation ,in the end ,their respective
advantages and disadvantages are
briefly introduced and its application.
Key
words
：
Rare
earth
permanent
magnet
materials
；
Sm
—
Co
；
Nd
—
Fe
—
B
；
nanocomposite
dualphase rare
—
earth
permanent magnetic material
1
、引言
稀
土永磁材料的出现对推动工业进步，
特别是电机工业、
办公自动
化等起到
了积极的作用。在实现元器件的小型化、轻量化、高性能、高可靠性方面，稀土
永磁材料更是屁示出其优秀的特性
[1]
。
稀土永磁材料发展到今
天，
已经经历了第一代
SmC
O5
、
第二代
Sm
2<
/p>
C
O17
、
第三
代
Nd
2
Fe
l4
B
三个发展阶段，其中
Nd
—
Fe
—
B
永磁材料以其优良的磁学性能成为目前
应用最广泛的一类稀土永磁材料。
近年来，
材料科学工作者又研发了一些新型的
< br>稀土永磁材料，最有代表性的有
3
种：
< br>ThMn
12
型稀土永磁材料；间隙稀土金属间
化合物永磁材料，如
Sm
2
Fe
17
Mx(M=C
，
N)
等；纳米晶复合交换耦合永磁材料
[1]<
/p>
。
2
、
Sm<
/p>
—
Co
系稀土永磁材料
< br>
Sm-C
O
系稀土永
磁材料是
20
世纪六七十年代发展起来的，
包括
l
：
5
型
(
第一
代稀土永磁
)
和
2
：
17
型
(
第二代稀土永磁
)Sm-C
O
稀土永磁体。
1968
年
Strnad
[2]<
/p>
等人首先用粉末法制造出第一块
YC
O5
永磁体．最大磁能积
(BH)
max<
/p>
达
9.60 kJ/m
3
。
随后其他人通过同样的方法制备出
SmC
O5
永磁体，其最大磁能积
(BH)
max
达到
40.6
kJ
/m
3
。
1977
年
Ojima T
等人用粉末冶金法制备出
Sm
2
C
O17
永磁体，其最大磁能积
(BH)
max
达到
240
kJ/m
3
左右。
2.1
制备工艺
目前制备
Sm
—
Co<
/p>
永磁的工艺基本上可以划分为两个阶段，即制备磁粉阶段
和生产制
品阶段。前者包括粉末冶金法、还原扩散法、熔体快淬法、氢脆法等；
后者包括磁粉成型
烧结法、磁粉黏结法、磁粉热压热扎法、直接铸造法等。在实
验室范围内还发展了活性烧
结法、
固相反应法、
溅射沉积法和机械合金化等方法。
2.2
性能与应用
SmC
O5
属于低对称
CaCu
5
型六方晶系，空间群为
P6
／<
/p>
mmm
，具有优异的永磁特
性，主要用于
航空航天及军事工业。但由于其原材料价格昂贵，资源短缺，并消
耗战略性资源钴，因而
发展受到很大的限制。近年来，
2
：
1
7
型钐钴永磁材料由
于具有优异的温度稳定性
< br>(
居里温度、剩磁温度系数、内矫顽力温度系数都明显
优
于其它稀土永磁材料
)
、良好的抗腐蚀性能和较高的磁性能
[3]
，使之又重新焕
发了生机，在现代工
业及航空航天方面有不可替代的作用。
3
、
Nd
—
Fe
—
B
系稀土永磁材料
Sm-C
O
系磁体中<
/p>
Co
的含量较高，而
Co
是稀缺昂贵的战略资源，
Sm
也是储量
稀少的稀土金属，因此，极大的限制了
Sm
—
Co
系稀土永磁材料的发展
[4]
。
1983
年，几乎是在同时，
Croat
．
Koon
和
Hadjipanyis
等人先后用快淬一热处理的工
< br>艺制备出
Nd
—
Fe
—
B
高矫顽力永磁体。
日
本的
Sagawa
[5]
等人则另辟蹊
径，
首先用
粉末冶金法研制出更高性能的
Nd
—
Fe
—
B
永磁体，磁能积高达
288 kJ/m
3
，从而
宣告了第三代稀土永磁材料的诞生。
3.1
制备工艺
Nd
—
Fe
—
B
永磁材料从制备方法和工艺上可分为烧结永磁和黏结永磁两大
类。
烧结型是把规定成分的磁体粉末在磁场内挤压成型赋予各向异性后加以烧结
制成，目前
生产的
NdFeB
永磁合金有
80
％～
90
％运用此法。其生产工艺成熟简<
/p>
便、产量较大、质量较好，但成品率低，仅为
70
％左右
(
主要原因是机加工时的
损失大，但废料可回收利用
)
。整个工艺流程为：原料一合金
熔炼
(
中频感应炉
)
< br>一制粉一在磁场巾成型一高温烧结一时效
(
热处理
)
一磁化一各向异性的
Nd
< br>—
Fe
—
B
永磁体，具体流程图如下图一所示：
配
< br>熔
氢
气
流
后
加
检
成
烧
剥
等
静
图一：烧结钕铁硼的生产流程
黏结型
是将快淬法或氢爆法等其他方法制得的
Nd
—
< br>Fe
—
B
磁粉与黏结剂、
添
加剂均匀混炼造粒，
经成型
(
模压成型或注射成型等各种成型方法
)
和后续固化处
理即可获得成品永磁体。
整个工艺流程
为：
磁粉、
黏结剂和添加剂一混炼一造粒
一成型
(
压制、
注射、
挤压和压延等
)
一同化一充磁一黏结型
Nd
—
Fe-B
永磁体
(
各
向异性和各向同性
)
[6]
。
3.2
性能与应用
Nd
—
Fe-B
磁体的硬磁主相为
Nd2Fel4B
四方晶格，空间
群为
P42
／
mnm
，居
里温度低
(312
℃
)
，对温度极敏感，在受热时其剩磁、特别是内禀矫顽力下降很
快，磁性温度系数很大，稳定性差，一般只能在小于
100
℃温度下工作，但其磁
能积很大，相比
Sm-C
O
系磁体其成本很低，目前广泛用在磁选机，电机发电机，
音响
设备这三个方面，
其中发电机和电机是以后应用的大头，
包括电
动汽车，
风