磁性-第三章剖析.ppt

*内禀磁性参数：TC = 585K，各向异性场?0Ha = 6.7T，室温饱和磁极化强度JS = 1.61T。 2、Nd-Fe-B磁体的性能(受微观结构、成分配方、制备工艺影响) 微观结构：主要为硬磁的Nd2Fe14B相，还包括富Nd相和富B相（室温下为非磁性），还有一些Nd氧化物和?-Fe、FeB、FeNd、Fe17Nd2等软磁相。磁性主要由前者决定，后者具有隔离或减弱主相磁性耦合的作用，可提高HC，但降低了MS和Br。 成分配方： 只有永磁合金的Nd和B的含量分别比Nd2Fe14B化合物的Nd和B含量多时，才能获得较好的永磁性能。 在Nd-Fe-B永磁材料成分设计时应考虑如下原则： ①为获得高矫顽力，除B含量适当外，可适当提高Nd含量。②为获得高磁能积，应尽可能使B和Nd的含量向Nd2Fe14B 四方相的成分靠近，尽可能的提高合金的Fe含量。 制备工艺： 制备工艺会影响晶粒的大小、形状及其取向 ? 影响到晶粒间的耦合程度 ? 从而影响宏观磁性能 * * 第三章 永磁材料 定义：被外加磁场磁化以后，除去外磁场，仍能保留较强磁性的一类材料。 *基本要求： （1）Br要高；（2）Hc要高；（3）(BH)max要高； （4）材料稳定性要高。 *种类： （1）金属永磁材料：Al-Ni-Co系和Fe-Cr-Co系永磁合金； （2）铁氧体永磁材料：以Fe2O3为主要组元的复合氧化物强磁材料；特点：电阻率高，适合高频和微波领域应用； （3）稀土永磁材料：以稀土族元素和铁族元素为主要成分的合金间化合物，包括SmCo5系、Sm2Co17系以及Nd-Fe-B系。 特点：磁能积高，应用领域广泛。 *发展史： 1880年左右：碳钢，紧接着又发现钨钢、钴钢等金属永磁材料； 1931年以来：Al-Ni-Fe系磁钢(MK钢)和Al-Ni-Co系磁钢，后者占 据主导地位一直到60年代； 20世纪30年代：铁氧体永磁材料，材料便宜，工艺简单，磁性能 居中；同时Fe-Cr-Co永磁合金问世，改善了Al-Ni- Co机械性能差的缺点； 20世纪60年代：Sm-Co系稀土永磁材料； 20世纪80年代：Nd-Fe-B系稀土永磁材料；(BH)max～460KJ/m3，称为“磁王”； 近年来：纳米双相永磁材料，RE(稀土元素)-Fe-N系永磁体。 3.1 衡量永磁材料的重要指标 1、剩磁Br *如果撤去外加磁场，在磁铁两个磁极之间的空隙中便产生恒定磁场（气隙磁场），对外界提供有用的磁能。 *撤去外加磁场后，在退磁场作用下，永磁体将工作在磁滞回线的第二象限。所以永磁材料性能的好坏，应该用退磁曲线上的有关物理量来表征。剩磁Br，矫顽力HC，最大磁能积(BH)max等。 *永磁体由于磁路中存在空隙，因此处于开路应用状态。此时工作点在退磁场作用下由Br点移到D点，所以剩磁应该等于Bd （表观剩磁）。 *工作点D和坐标原点O的连线OP称为开路磁导线，OP的斜率称为磁导系数。 2、矫顽力HC *两种定义： *第二象限中，H0，所以B-H退磁曲线将位于?0M-H退磁曲线下方 *当B=0时， * 的最高值不可能超过材料的剩磁值。 3、最大磁能积(BH)max *若永磁体的尺寸比取(BH)max的形状，则能保证永磁体单位体积的磁场能为最大。 注：不同形状对应退磁场不同，磁能积不同。 *可根据(BH)max确定各种永磁体的最佳形状。(BH)max越高的永磁体，产生同样的磁场所需的体积越小；在相同体积下，(BH)max越高的永磁体获得的磁场越强。 注：(BH)max是评价永磁体强度的最主要指标。 稀土永磁体－(BH)max～450KJ/m3；普通磁钢－(BH)max～8KJ/m3 *在矩形磁滞回线中，理论值： （） *上式成立的条件： （1）剩余磁化强度Mr=MS （2）内禀矫顽力 4、稳定性 *受到温度、外磁场、冲击、振动等外界因素影响时，有关磁性能在长时间使用过程中保持不变的能力。 *变化率： 3.2 提高永磁体性能的途径 *(BH)max是表征永磁体性能的最主要指标。为使其尽可能大，要求Br和HC要高。 3.2.1 如何提高材料的剩磁Br *要求MS高，同时矩形比Br／BS应接近于1。 提高Br／BS的基本途径： 1、定向结晶 控制铸件的冷却条件?不同的晶粒结构 *快冷时沿热流相反的方向会生长出柱状晶，柱状晶晶粒长大方向往往就是它的易磁化方向。 2、塑性变形 *多晶体材料拔丝、轧扳、挤压、压缩等塑性变形?晶粒转动?晶粒的晶体学方位会发生一定程度的定向排列，即择优取向、织构等?可诱导磁各向异性 3、磁场成型 *加工成