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稀土永磁材料 稀土永磁材料 摘要：本文综述了稀土永磁材料的相关概念，概括其发展背景，介绍了稀土元素的电子结构与稀土永磁材料性能的关系。并对当今国内外的研究现状以及其广阔的应用前景进行了简要说明。同时介绍了稀土永磁材料的典型代表――钕铁硼。系统的描述了钕铁硼永磁材料的生产制备工艺、材料性能特点及其应用前景，并对未来稀土永磁材料的发展进行了现实的展望。 关键词：稀土永磁材料；钕铁硼；材料性能；研究现状；前景 0 引言 磁性功能材料是指具有可利用的磁学性质的材料，目前普遍称之为“磁性材料”。 按照功能分，其可分为：易被外磁场磁化的磁芯材料(软磁性材料)；可发生持续稳定磁场的永磁性材料(硬磁性材料)；通过变化磁化方向进行信息记录的磁记录材料(软磁性材料)；通过光(或热)使磁化强弱发生变化进行记录与再生的光记录材料；在磁场作用下使电阻发生变化的磁致电阻材料；因磁化使尺寸发生变化的磁致伸缩材料；形状可以自由变化的磁性流体等。而稀土永磁材料作为一种功能材料,是指稀土金属和过渡族金属形成的合金经一定的工艺制成的永磁材料。它在电源、交通、机械化工、医疗、电力、电子、信息及日常生活等领域有着广泛的应用。稀土永磁是永磁材料中的佼佼者, 特别是新型稀土永磁材料钕铁硼更是由于其性能优异、价格低廉, 在许多方面得到了广泛应用, 被誉为第三代稀土永磁材料――“永磁王”。 1983年，日本住友特殊金属公司首先研究成功钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁合金，并发现钕铁硼磁性材料的磁性能优于钐钴合金磁体材料，且大大降低了生产成本，其磁能积理论值(BH)max达到640kJ/m3，而实际最大磁能积(BH)max=400~490kJ/m3，是目前磁性能最好的永磁材料，所以钕铁硼逐渐成为支撑现代电子信息产业的重要基础材料之一，与我们的生活息息相关。此外，它具有高磁能积、低能耗、低密度、高机械强度等优点；但是，它也有明显缺陷：居里点和工作温度低，温度系数高和抗腐蚀性能差而使它的应用受到限制。 工业的发展使磁性材料与国计民生密切相关，并广泛应用于计算机、汽车、仪器、仪表、家用电器、石油化工、医疗保健、航空航天等行业中的各种微特电机，核磁振共振设备、电器件、磁分离设备、磁力机械、磁疗器械等需产生强间隙磁场的元器件，成为工业社会必不可少的重要材料。钕铁硼材料作为稀土材料最重要的应用领域之一。随着计算机、移动电话、汽车电话等通讯设备的普及和节能汽车的高速发展，世界对高性能稀土永磁材料的需求量迅速增长。1998年世界钕铁硼(包括烧结磁体和粘结磁体)的产量高达11300吨，近年来年增长率均保持在30%以上。稀土永磁材料发展之快令人瞩目。因而研究钕铁硼永磁材料进而找到弥补其缺陷的有效方法甚至在研究基础上再寻求到一种更为优良的稀土永磁材料具有了更加深远的现实意义，这也势必将推动工业的发展。本文综述了有关钕铁硼永磁材料的相关知识及动态。 [1] 1稀土永磁材料概述 1.1 稀土永磁材料概念 稀土永磁材料是将衫、钕混合稀土金属与过渡金属（如钴、铁等）组成的合金, 用粉末冶金方法压型烧结, 经磁场充磁后制得的一种磁性材料。主要分为稀土钴永磁材料、稀土钕永磁材料、稀土铁氮（Re-Fe-N系）或稀土铁碳(（Re-Fe-C系）永磁材料3类。其中稀土永 磁材料中SmCo磁体的磁能积在15-30MGOe之间, 具有极高的内享矫顽力和较好的温度特性, 稀土钕永磁材料中钕铁硼系永磁体的磁能积在27-50MGOe之间, 是目前磁性最高的永磁材料[2]。 作为目前性能最好的必威体育精装版的永磁材料――稀土永磁材料是由轻RE元素和铁族元素中的铁、钴、铜等金属或非金属元素硼、氮、碳等组成的金属间化合物经过适当的工艺处理后制备的。 从60年代末期稀土永磁材料问世以来，迄今已发展有两大类、三代产品。现有铈、镨、钕、钐、镝、铒等RE元素使用于永磁材料，品种及其磁性能都处于发展和提高阶段。第一代稀土永磁材料是1:5型SmCo5磁性材料，简称为1:5型磁性材料。它具有很高的磁各向异性常数和高磁能积。第二代稀土永磁材料是2:17型Sm2Co17磁性材料，简称为2:17型磁性材料。它的磁能积高于1:5型SmCo5磁性材料，达到300KJ/m。 3 1.2 稀土元素的电子结构与稀土永磁材料性能的关系 稀土材料的矫顽力(Hc)很高，是永磁铁氧体的3~4倍，剩余磁感应强度(Br)和铝镍钴(AlNiCo)系合金相当，最大磁能级(BH)max是铝镍钴系合金的2~4倍。 稀土永磁材料的优异磁性能和稀土元素的特殊电子结构有关： (1)镧系元素的7个4f 轨道中，可容纳7个未成对的电子而d 过渡元素中的5个d 轨