第二章磁性功能材料-第三节讲述.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （一）简介 稀土永磁合金的特点： 磁晶各向异性能（K）和磁弹性能（λ）很大 六角晶系，四方晶系，强烈的单轴各向异性 （二） SmCo5稀土永磁合金 SmCo5型晶体结构（a）和单位晶胞（b） SmCo5的性能： Br=0.8~0.95T，Hcb=557~756kA/m, (BH)m=135~159kJ/m3 若采用强磁场取向等工艺： Br=1.07T，Hcb=851.7kA/m, (BH)m=227.6kJ/m3 成分对SmCo5的性能的影响： 生产上采用富Sm成分，避免Sm2Co17的生成 富Sm时烧结性好，容易获得高密度 已经实用的烧结永磁体： SmCo5，CeCo5，PrCo5 ReCo5的缺点：磁感温度系数过高 改进：用重稀土元素部分地取代RECo5中的轻稀土元素 （三） Nd-Fe-B永磁合金 Sm-Co永磁局限性： Sm（在稀土矿中Sm含量仅有0.5％──3％） 含有昂贵的战略金属Co 1983年日本住友金属公司发现Nd—Fe—B系永磁材料 优点： 1. 磁能积高， (BH)m =290kJ／m3 (BH)m＝433.62kJ／ m3 2. 矫顽力达到了2400kA／m 3. 价格便宜，Nd和Fe的资源丰富(在稀土矿中含有13％──20%的Nd)，价格便宜。 缺点： 居里温度低：Tc＝3l0℃ 温度稳定性差 耐蚀性，抗氧化性差 （1）Nd-Fe-B 的相结构和组成 Nd-Fe-B优异的性能主要来源于成分为Nd2Fe14B的磁性相。实际上，许多稀土元素都和Fe，B形成类似的相。该相为四方相，每个单胞由4个Nd2Fe14B分子组成。 B的作用： 少量的B进入NdFe合金后，不仅使得结构从六角结构变成四角，而且易磁化轴也转到C轴上，从而使钕铁硼成为高性能永磁材料。 （2） Nd-Fe-B的微观组织 1. Nd2Fe14B 基体相 2. Nd1+?Fe4B4（富B相） 3. 富Nd相（Nd1-xFex） NdFeB合金的矫顽力 理论值5.571MA/m，实际值 1.5MA/m，27% NdFeB合金矫顽力来源： 1. 由晶界或者相界的钉扎场决定 2. 由反磁化畴的形核场决定 合金化改善性能： 提高Tc： 加入Co取代部分Fe 提高抗腐蚀性能： 加入Cr，V，Ni等 改善温度稳定性： 加入Al，Nb，Ga等 （3） Nd-Fe-B 磁体的制备 磁粉的制备 a. 熔体快淬法 熔体快淬法 冷速：105-106K/s 美国GM公司 非晶态至微晶 b. 气体雾化法 日本神户制钢所和美国坩埚应用磁性公司 表面光滑，呈球状 粒径为4~10um c. 机械合金化 西门子公司 充Ar气的高能球磨机将原料进行球磨，利出产生的高温让原料发生固相反应； 也可在氩气中加氢气，让磨碎的粉末吸氢使晶粒细化，平均晶粒尺寸减到1um左右，然后对合金粉进行热处理。 d. HDDR法（氢爆） HDDR流程及所伴随的反应 得到粒径为300nm的细小晶粒 Nd-Fe-B 磁体的制备 a. 粘结法 电子，电气设备的小型化领域 Nd-Fe-B 磁体的制备 b. 烧结法 3.1 概述 3.2 FeNiAl, AlNiCo永磁合金 3.3 Fe-Cr-Co可加工永磁合金 3.4 稀土永磁合金 3.5 铁氧体永磁材料 3.6双相纳米晶复合永磁材料 3.5 铁氧体永磁材料 铁氧体永磁材料是由铁的氧化物和锶(或钡等)化合物按一定比例混合，经预烧、破碎、制粉、压制成型、烧结和加工而成。当前应用的永磁铁氧体主要为六角晶系的磁铅石型铁氧体，其化学式为MO·xFe203。其中M＝Ba，Sr，Ca或Pb等。在水磁铁氧体中，已达实用化的主要有BaO·6Fe2O3，SrO·6Fe203等。 3.6 双相纳米晶复合永磁材料 Nd-Fe-B系Sm-Fe-N系 Nd4Fe80B20：Bs=1.6T, Br=1.4T，Hc=240KA/m Sm7Fe93Nx：Br=1.4T，Hc=310KA/m, （BH）max=205kJ/m3 Spinodal分解也叫斯皮诺达尔分解，亚稳分解，调幅分解，增幅分解，拐点分解。 ???1+?2 调幅分解和一般的相变相比还有一些特点: 不需要形核和形核功，也不需要孕育期; 一种自发的分解过程; 上坡扩散 …… * * 第一级 第二级 第三级 第四级 第二章 磁性功能材料 第三