磁性材料与器件-第五章-永磁材料概要.ppt

同时具有硬磁性相的高矫顽力 和软磁性相的高饱和磁化强度 双相纳米晶复合永磁材料 理论磁能积可达1MJ/m3 5.6 双相纳米晶复合永磁材料 硬磁相与软磁相的简单堆积 Mr和Ms的关系应满足Stoner-Wohlfarth理论 交换耦合作用 5.6.1 理论基础 5.6.1 理论基础 晶粒内部，磁化强度平行于易磁化轴，而在晶粒边界处有一层“交换耦合区域”，该区域内磁化强度受周围晶粒的影响偏离了易磁化轴，呈现磁紊乱状态。剩磁状态下，必然有一些晶粒的易磁化轴与原外加磁场方向—致，这些晶粒中的磁化强度会使得周围晶粒中交换耦合区域内的磁化强度也大致停留在剩磁方向上，从而使得剩余磁化强度有了明显的提高。 交换耦合作用 5.6.1 理论基础 如果永磁体中晶粒尺寸过大，则交换耦合区域所占的体积分数太小，交换藕合作用不甚明显。只有在纳米尺度内，一般认为小于30nm ，这种交换耦合合作用才能真正起作用。另外，晶粒边界处不能有过多的界面相，否则这些界面相会削弱交换祸合作用。 在双相复合磁体中，有三种交换藕合作用，即硬磁相与硬磁相之间的作用、硬磁相与软磁相之间的作用和软磁相与软磁相之间的作用。其中，以硬磁相与软磁相之间的作用最为重要。 5.6.1 理论基础 剩磁增强效应和光滑的退磁曲线既是复合磁体的两个基本特征，也是判断交换祸合作用强弱的重要依据 很多学者运用微磁学理论结合有限元方法分别研究了这种纳米双相复合磁体的一维模型、二维各向同性模型、三维各向同性和各向异性模型 。 5.6.2 制备工艺 界面相会削弱交换耦合作用，因此要求磁体内两相界面处共格，两相要从同一母相中产生出来。 制备方法：快淬法、HDDR法、机械合金化法、 薄膜技术（磁控溅射等） l 、添加合金元素 合金化是改善材料的微观结构，提高材料性能的最常用方法。在决淬 NdFeB 水磁材料中，添加元素主要起两种作用： ①是添加元素原子直接进入 Nd2Fe14B 相的四方晶体结构，形成了 Nd2(Fe,M)14B 相，改变了其内察磁学性质。 ②是添加元素起到细化晶粒，调整晶化相分布形态的作用。 2、快速退火 3、磁场热处理 5.6.3 提高永磁性能的方法 上节内容提要 （1）淬火硬化型磁钢 （2）析出硬化型磁钢 （3）时效硬化型磁钢 通过淬火、塑性变形和时效硬化的工艺获得高HC （4）有序硬化型磁钢 高温下处于无序状态，经适当的淬火和回火后，由无序相中析出弥散分布的有序相，提高HC。 金属永磁材料 上节内容提要 铁氧体永磁材料 1．原料对磁性能的影响 原料的选用，配比的选择，助溶剂、添加剂 ?2．烧结温度对磁性能的影响 采用预烧、破碎、再烧结的工艺 3．磁场成型 在压制成型时施加磁场，使微粉颗粒的易磁化轴 沿磁场方向排列。 上节内容提要 第二代稀土永磁材料 ，Sm2Co17 稀土永磁材料 Sm2Co17是稀土永磁合金中磁稳定性最好的一种，居里温度很高，Tc=926℃。 Sm2(Co、Cu、Fe、Zr)17合金磁性能最好，Br0.9-1.197T、BHc493.5-796kA·m-1、MHc525.3-2388kA·m-1、(BH)max 175.1-251.5kJ·m-3 * 5.5.4 Nd-Fe-B系稀土永磁 从制造方法上来说，Nd-Fe-B系永磁材料主要包括：烧结永磁和粘结永磁 5.5.4 Nd-Fe-B系稀土永磁 磁粉粒度、粘结剂的添加量、成形压力和固化温度等都是影响磁体最终性能的重要因素。 粘结Nd-Fe-B永磁体可一次成型，具有尺寸精度高，不变形，无需二次加工；便于大批量自动化生产；磁性能一致、机械强度高，密度小，耐腐蚀等； 广泛应用于办公自动化、仪器仪表、计算机、通讯、汽车等领域。 5.5.4 Nd-Fe-B系稀土永磁 5.5.4 Nd-Fe-B系稀土永磁 烧结Nd-Fe-B永磁材料的生产技术与性能已基本趋于完善，磁能积的实验值己达到理论值的80%以上。 烧结Nd-Fe-B永磁材料已经在汽车、计算机、通讯、医疗、仪器仪表、家用电器等领域中得到广泛应用。随着工业自动化和信息技术的蓬勃发展，钦铁硼永磁材料在计算机、工业自动化、通讯、交通、医疗、航空航天等的领域得到广泛应用。 在高新技术领域，对高性能钦铁硼磁体的需求日益增长，用它制成的器件具有性能优异、重量轻、体积小、能量大、节能、增效等一系列优点。 Nd-Fe-B成分和结构 Nd11.76+xFe82.35-x-yB5.88+y,大约为Nd15Fe77B8，以Nd2Fe14B化合物为基，并富B和富Nd。 Nd-Fe-B成分和结构 粘结Nd-Fe-B磁体制备 磁粉的制备 a、熔体快淬法 真空感应炉熔炼母合金 惰性气体保护 ? 熔化的母合金在氩