钕铁硼永磁材料的生产现状、发展及应用

第一篇：钕铁硼永磁材料的生产现状、发展及应用

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《材料科学与进展》结课论文

----钕铁硼永磁材料的 生产现状、发展及应用

学 院： 材料与冶金学院 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 姓 名： 学 号： 成 绩： 指导教师：

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2016年12 月

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目录

摘要.....................................................4 Abstract..................................................4 0 前言...................................................5 1 钕铁硼永磁材料生产现状.................................5 2 钕铁硼永磁材料概况.....................................5 2.1钕铁硼永磁材料发展概况.............................5 2.2 钕铁硼永磁材料的研究方向与前景.....................6 2.3 钦铁硼磁性材料产业技术发展.........................6 3 钕铁硼永磁材料的应用...................................7 3.1 钕铁硼永磁材料主要应用领域.........................7 3.1.1汽车工业.......................................7 3.1.2电机行业.......................................8 3.1.3 节能家电......................................8 3.1.4 信息技术产业..................................8 3.1.5风力发电.......................................8 4 结语...................................................9 5 致谢...................................................9 参考文献.................................................9

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钕铁硼永磁材料的生产现状、发展及应用

乔磊

摘要

为了探讨钕铁硼永磁材料的发展前景，发现行业存在的问题，对钕铁硼永磁材料生产和应用现状进行了分析。结果表明，钕铁硼永磁材料将进入一个崭新的发展阶段，应用前景广阔。

关键词：钕铁硼；永磁材料；生产；应用；

Abstract To discuss the development prospects of NdFeB permanent magnet materials, and find the problems in development.Theproduction and application statusof NdFeB permanent magnet materials was summarized and analyzed focusing on applicationfield.The results show that NdFeB permanent magnet materials will step into a new stage of development, and the future is bright.Keyword: NdFeB;permanent magnetic materials;production;applications;

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0 前言

新材料产业在“十二五”发展思路中明确提出，中国未来五年将“大力发展稀土永磁、催化、储氢等高性能稀土功能材料和稀土资源高效率综合利用技术”。预计未来5年内，科技部将划拨总额3.5亿元的扶持资金，用于重点支持稀土材料在以上4个领域的应用研发。在4大应用领域中，稀土永磁发展成为规模最大、潜力最大的部分。钕铁硼(NdFeB)属

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发展到目前的磁能积大于440KJ·m-3(55MGOe)，是磁性材料中发展最快的。日本在钕铁硼磁体上的研究发展最为迅速,目前住友特殊金属公司采用先进的片铸（SC）工艺磁体制备技术制备钕铁硼磁体的磁能积已达460KJ·m-3(57.8MGOe)。

我国NdFeB永磁材料从20世纪80年代中后期开始发展，属国家鼓励发展的新材料，主要有烧结、粘结NdFeB及其他稀土永磁材料，已经成为国民经济各产业，尤其是电子和汽车工业的一种不可替代的基础材料，其种类繁多，广泛用于电子、汽车、计算机、电力、机械、能源、环保、国防、医疗器械等众多领域，带动着各行业的发展[2]。

2.2 钕铁硼永磁材料的研究方向与前景

目前国内生产中存在的主要问题是性能与国外相比还有较大的差距，特别是热稳定性差，再有就是耐蚀性较差。提高NdFeB的表面防护水平，满足各种应用环境的要求，是提高NdFeB产品质量、性能，进而提高其档次的关键之一。由于NdFeB的市场前景及重要地位，国外各生产商皆把NdFeB的表面防护技术作为重要技术秘密，因此要提高产品竞争力、占领国际市场、发挥稀土大国的资源优势，必须发展具有我国自主知识产权的钕铁硼永磁材料防护技术。

依据我国的国情，发展钕铁硼系稀土永磁材料产业非常适宜。中国还是世界上开发和生产钕铁硼系稀土永磁材料起步较早的国家之一，而且现在产量处于世界前列，但是产品的质量和性能与美国、日本等国家相比还有一定的差距，因此需要投入更多的人力和物力以加快对钕铁硼系稀土永磁材料的基础研究及工业化生产研究。

2.3 钦铁硼磁性材料产业技术发展

随着全球稀土产业的发展，稀土供需状况总体趋于平衡，铽、镝等中重稀土将出现短缺。为降低成本并有效保护我国稀土资源，减少高端钕铁硼中铽、镝等中重稀土元素的用量非常重要。全球气候变化、生态环境恶化以及资源紧缺等问题日趋严重，风能及新能源汽车等产业快速发展，要求开发出可满足风电及新能源汽车产业需求的耐高温、高性能钦铁硼磁体。因此，作者认为近期我国钕铁硼磁性材料产业技术发展将主要集中在以下几方面:(1)控制烧结钕铁硼生产工艺过程，改善产品质量。近年来，虽然我国在高性能烧结钕铁硼的研究和开发方面都取得了一些进展，但在制备工艺、材料性能、结构等方面还存在许多问题需要解决，特别是我国高性能烧结钕铁硼永磁材料的产业化关键共性技术还未得到很好的解决，影响了产品在高端领域的应用，这些问题需要迫切解决。

(2)降低烧结钕铁硼永磁材料的重稀土含量。如何在保证磁体高矫顽力的前提下，不仅大幅降低烧结钕铁硼磁体中重稀土或摘的添加量，并解决由于过多重稀土添加造成磁体磁能积显著下降的难题，以及如何得到组织致密、晶粒细小均匀、晶粒形状尽可能呈等轴多边形、晶界上尽可能充满均匀而薄的异质相的显微组织结构，将成为烧结钦铁硼永磁材料的发展方向。

(3)开发耐高温的高矫顽力烧结钕铁硼永磁材料。虽然稀土永磁电机具有十分显著的节能效果，但目前我国生产的绝大部分烧结钕铁硼永磁体产品的工作温度还很低，温度稳定性还较差，因而限制了我国烧结钕铁硼永磁材料在汽车点火线圈、大功率电机以及压缩机等高附加值的电机领域的应用。因为电机运行时除环境温度升高外，还会产生涡流引起发热。所以，对磁体最重要的要求便是不能发

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生发热退磁，以确保电机稳定运转。这样就要求电机用稀土永磁体不仅应具有高磁能积，还必须具有超高的内享矫顽力。

(4)开发各向异性粘结钕铁硼磁体产业化技术。加强高性能各向异性粘结钕铁硼磁体产业化关键技术研究，加大对浮动双向磁场温压成形和多极辐向充磁产业化技术和装备以及高效自动分步成形技术和装备技术的开发，将有助于提升我国各向异J胜粘结钕铁硼磁体产业技术水平[3]。钕铁硼永磁材料的应用

3.1 钕铁硼永磁材料主要应用领域

钕铁硼作为

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要求提高、这将会给稀土磁体带来发展契机[6]。

3.1.2电机行业

钕铁硼永磁体的优异性能革新了整个电机领域。稀土永磁电机将是最终趋势。在工业节能电机方面，我国重点耗能行业的风机、水泵、压缩机等通用设备耗电约占40%以上，年用电量超过5000亿kWh。据推断，使用钕铁硼永磁无铁芯电机可提高其拖动通用设备的系统运行效率20%~40%，且节电潜力1000亿~2 000亿kW/h。而因钕铁硼永磁电机构造中无激磁线圈和铁心，其磁体实体体积相比传统磁体的磁场极要小，且由于其优异性能，要使输出功率不变，磁体体积和质量可减少约30% ,或体积、质量不变时，得到的输出功率将增大约50%。

目前，中国风电发电设备市场规模已达千亿元。在目前装备的各类风力发电机组中.永磁风力发电机就能使风力发电的效率提高到85%以上。同时，永磁发电机可将风力机与发电机直接祸合，由此可去掉变速箱，使其工作更稳定，还降低系统噪音，以达减少系统维护费用。到2015年中国风电有望实现1亿kW装机容量，若按照每台1MW级永磁风力发电机需用钦铁硼0.6~1.5 t计算，这将要消耗6万~15万t钕铁硼，从这方面来看，稀土永磁材料有着广阔的应用空间[7]。

3.1.3 节能家电

节能家电也是未来钕铁硼重要的替代应用领域，稀土永磁电机将被广泛运用于空调机、空气压缩机、风机等家用电器领域。目前在日本和欧美等国90%左右的空调均为变频空调、但中国目前应用较少。变频空调由于具有舒适、节能等特点，已成为未来的一种趋势。在变频空调领域，2010年中国变频空调出货量3000万台，每台平均消耗钕铁硼成品0.17kg，折合毛坯0.28kg左右，每年需要钕铁硼毛坯8500 t。目前中国变频空调的市场份额只有10%，日本市场的占有率却高达90%以上[8]。由此可见，变频空调对钕铁硼的需求弹性还很大，将成为拉动钕铁硼产业需求迅速成长的强劲引擎。由于中国家电市场巨大，变频家电的发展，必将为钕铁硼永磁开拓一个新的应用领域。

3.1.4 信息技术产业

信息产品对高性能稀土永磁材料需求不断攀升，未来随着信息产品存储容量和处理性能要求的不断提高，硬、软磁盘和光盘驱动器均需要高性能烧结和粘结永磁材料；随着技术水平的提高，记录密度也不断攀升，如超过1TB的硬盘，蓝光DVD等，因而对磁性材料的性能要求也越来越高。据统计，每年用于制造计算机驱动器所消耗的稀土磁体达4 kt，是稀土磁体的最主要市场，占据其总销量的50%[10]。

3.1.5风力发电

风力发电是一种较为廉价且储量十分丰富的新型清洁能源，未来面临着良好的发展机遇。国内企业所生产的钦铁硼磁体，已能够满足风力发电机组对性能的要求，如果永磁风电机组得到广泛的应用，将为钕铁硼产业带来巨大的需求。但因风力发电机往往需要克服高温、严寒、风蚀潮湿等恶劣的环境，使得其工作寿命比较短。而现阶段，风力发电机基本都采用稀土永磁体来制成，其不仅发电效率高及自重轻，还具有优异的耐蚀能力，能够很好完成发电工作任务。据国家机械产品质量监测中心的数据显示，使用钕铁硼永磁作为悬浮轴承的发电机，其输

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出功率增加约20%，即风速不变情况下，发电量增加20%。由此可见，稀土永磁材料将会是风力发电领域的长期需求[9]。

目前，稀土材料的新应用增长点在不断增多。目前正在研制的磁悬浮列车对钕铁硼的用量将超过所有领域，而若在正式线路应用，稀土磁体的需求量将会空前庞大。目前，中国已经形成自己的钕铁硼产业体系，依靠资源和成本优势，行业发展迅速，特别是进入21世纪以后，中国的磁性材料行业年增长率都超过了20%[4]。结语

从总体上讲，我国稀土磁体的生产、使用、市场竞争等方面，与国外相比还有相当差距，有待加强和提高。NdFeB永磁材料的高性能使得高新技术产业中的磁器件高效化、小型化、轻型化成为可能，使许多过去不可能应用永磁材料的领域开始使用磁器件，因而开辟了一些全新的永磁应用领域。新型稀土系永磁材料的研究日益深入和广泛，预期不久的将来新的材料会不断开发出来，相信随着稀土永磁材料应用的扩展，定会迎来一个永磁高新技术应用的新时代。致谢

本论文是在我的导师董博士的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严谨的科学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，董老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持，在此谨向董老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

参考文献

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[3]Ounnunkad S, Improving magnetic properties of barium hexaferrites by La or Pr substitution[J].Solid State Commun, 2006,138: 472-475.[4]胡文艳,钕铁硼永磁材料的性能及研究进展[J],现代电子技术,152-155 [5]周寿增,高学绪.烧结钕铁硼永磁材料产业现状与挑战[J].新材料产业, 2011, 5: 8-15.[6]刘文昌.我国烧结钕铁硼产业的发展及其生产工艺[J].金属世界, 2008, 15(6): 4-6.[7]蒋龙,喻晓军.中国烧结钕铁硼永磁产业回顾及展望[J].新材料产业, 2011, 5: 1-7.[8]饶先发,陈久昌,岳武卫等.赣州钕铁硼磁性材料的产业现状与发展趋势[J].江西有色金属, 2009, 23(4): 24-27.[9]肖方明.广东省稀土产业技术路线图[M].广州:华南理工大学出版社, 2011: 105-108.[10]张修海,熊惟皓,李燕芳等.成型工艺对粘结 NdFeB磁体力学性能的影响[J].电子元件与材料, 2008, 27(5): 15-18.

第二篇：烧结钕铁硼永磁材料国家标准

烧结钕铁硼永磁材料国家标准

本标准是以GB／T 1．3 一1997《标准化工作导则 第l 单元：标准的起草与表述规则 第 3 部分：产品标准编写规定》为原则，对GB／T 13560 一1992《烧结钕铁硼永磁材料》的修订。

在修订本标准时，依据国内生产厂家的产品情况及用户对产品的要求，参考了IEC 404-8-1(1986)及其补充2(1992)《磁性材料 第8部分：特殊材料规范 第一节 硬磁材料标 准规范》和国内外有关企业标准。对原标准的技术内容进行了必要的补充和修改。本标准参考 了IEC 标准的永磁材料分类，钕铁硼合金的小类分类代号为R7。

本标准与GB／T 13560 一1992 的主要技术差异如下：

1．在“引用标准”项中增加了标准GB／T 8170-1987《数值修约规则》、GB／T 9637-1988 《磁学基本术语和定义》和GB／T 17803一1999《稀土产品牌号表示方法》。

2.对原标准中“术语、符号、单位”修改为“术语与定义”。由于引用GB／T 9637—1988 《磁学基本术语和定义》，取消了原来的磁学术语定义。采用了IEC 404-8-l(1986)对永磁材料 的磁性能划分为主要磁性能和辅助磁性能的方法，并对这两个术语分别进行了定义。3．修改并增加了材料的牌号。

4．对附录A 的机械物理性能范围值修订为典型值。

5．新增加了附录C“钕铁硼永磁材料的主要成分、制造工艺及应用”内容。本标准自实施之日起代替GB／T 13560一1992。本标准的附录A、附录B、附录C 均为提示的附录。本标准由国家发展计划委员会稀土办公室提出。本标准由全国稀土标准化技术委员会归口。本标准由包头稀土研究院负责起草。

本标准主要起草人：刘国征、马 婕、王 标、李泽军。1 范围

本标准规定了烧结钕铁硼永磁材料的主要磁性能、试验方法、检验规则和标志、包装、运 输、贮存。本标准同时给出了主要机械性能和辅助磁性能等其他物理性能的典型值。本标准适用于粉末冶金工艺生产的烧结钕铁硼永磁材料。引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所 示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可 能性。

GB／T 2828 一1987 逐批检查计数抽样程序及抽样表(适用于连续批的检查)GB／T 3217—1992 永磁(硬磁)材料磁性试验方法 GB／T 8170 一1987 数值修约规则 GB／T 9637 一1988 磁学基本术语和定义 GB／T 17803—1999 稀土产品牌号表示方法 术语与定义

本标准采用下列定义，其它术语定义按G／T 9637 规定。3.1 主要磁性能principal magnetic properties 包括永磁材料的剩磁(Br、磁极化强度矫顽力(内禀矫顽力)(Hcj)、磁感应强度矫顽力(Hcb)、最大磁能积((BH)max)。

3.2 辅助磁性能 additional magnetic properties.包括永磁材料的相对回复磁导率(μrec)、剩磁温度系数(α(Br))、磁极化强度矫顽力温度系 数(α(Hcj))、居里温度(Tc)。材料分类与牌号

4.1 材料分类

烧结钕铁硼永磁材料按磁极化强度矫顽力大小分为低矫顽力N、中等矫顽力M、高矫顽力H、特高矫顽力SH、超高矫顽力UH、极高矫顽力EH六类产品。4.2 牌号

每类产品按最大磁能积大小划分为若干个牌号(详见表1)。4.3 牌号表示方法 4.3.1 数字牌号

04 80 ××

第三层次 表示钕产品级别（规格）第二层次 表示钕次类产品（应用产品）第一层次 表示钕大类产品（钕）

牌号示例：048021 表示（BH）max为366～398kJ/m3,Hcj为800kA/m的烧结钕铁硼永磁材料。4.3.2 字符牌号

烧结钕铁硼永磁材料的牌号由主称和两种磁特性三部分组成。第一部分为主称，有钕元素 的化学符号Nd、铁元素的化学符号Fe 和硼元素化学符号B 组成，即NdFeB。第二部分为斜线前 的数字，是材料最大磁能积（BH）max的标称值（单位为kJ/m3）；第三部分为斜线后的数字，是 磁极化强度矫顽力Hcj值（单位为kA/m）的十分之一，数值采用四舍五入取整。

牌号示例：NdFeB380／80 表示(BH)max为366～398kJ／m3，Hcj为800kA／m的烧结钕铁硼永 磁材料。要求

5.1 材料在23℃±3℃下的主要磁性能应符合表l的规定。如需方有特殊要求，供需双方可另 行协商。

材料的辅助磁性能仅供用户设计使用参考，不作验收依据。

表1 烧结钕铁硼永磁材料23℃±3℃下的磁性能 材 料 主要磁性能 Br T Hcj kA／m Hcb kA／m(BH)max 种 类 数字牌号 字符牌号 kJ／m3 最小值 最小值 最小值 范围值

048021 NdFeB 380／80 1.38 800 677 366～398 048022 NdFeB 350／96 1.33 960 756 335～366 048023 NdFeB 320／96 1.27 960 876 302～335 048024 NdFeB 300／96 1.23 960 860 287～320 048025 NdFeB 280／96 1.18 960 860 263～295 048026 NdFeB 260／96 1.14 960 836 247～279 N 048027 NdFeB 240／96 1.03 960 796 223～256 048031 NdFeB 320／110 1.27 l100 910 302～335 M 048032 NdFeB 300／110 1.23 1100 876 287～320 048033 NdFeB 280／110 1.18 1100 860 263～295 H 048041 NdFeB 300／135 1.23 l350 890 287～318 048042 NdFeB 280／135 1.18 l350 876 263～295 048043 NdFeB 260／135 l.14 1350 844 247～279 048044 NdFeB 240／135 1.08 1350 812 223～255 表1（完）

材 料 主要磁性能 Br T Hcj kA／m Hcb kA／m(BH)max 种 类 数字牌号 字符牌号 kJ／m3 最小值 最小值 最小值 范围值

048051 NdFeB 280／160 1.18 1600 876 263～295 048052 NdFeB 260／160 1.14 1600 836 247～279 048053 NdFeB 240／160 1.08 1600 796 223～255 SH 048054 NdFeB 220／160 1.05 1600 756 207～239 048061 NdFeB 240／220 1.08 2000 756 223～255 UH 048062 NdFeB 220／200 1.05 2000 756 207～239 048063 NdFeB 210／200 1.02 2000 732 191～223 048071 NdFeB 240／240 1.08 2400 756 223～255 EH 048072 NdFeB 240／220 1.05 2400 756 207～239 辅助磁性能的典型值：

α(Br)=-0.12％／K 测量温度范围为298～413K α(Hcj)=-0．6％／K 测量温度范围为298～413K μrec-1.05 Tc=585 K 注：

1.厂商可提供其它补充牌号的材料，如低温度系数等牌号的材料。

2.α(Br)和α(Hcj)的温度范围是298～413K，但并不排除这些材料可以在这温度范围以外的使用。3.SI与CGS单位制下磁性能的换算关系：1T=10kGs，1kOe=79.6kA／m，lMGOe=7.96kJ／m3。4.产品磁性能检验结果的数值修约按GB／T 8170规定进行。

5.2 材料的主要机械物理性能参见附录A（提示的附录）。

5.3 材料的尺寸偏差、形状和位置偏差（简称形位偏差）参见附录B（提示的附录）。具体要求有 供需双方共同商定。

5.4 材料的主要成分、制造工艺及应用参见附录C（提示的附录）。

5.5 产品表面部允许有影响使用的裂纹、砂眼、夹杂、和边角脱落等缺陷，具体要求由供需双方 共同商定。6.1 材料磁性能试验方法按GB/T 3217规定执行。

6.2 产品尺寸、行为偏差采用满足精度要求且符合国家计量标准的量具检测，或由供需双方确认 的专用量具检验。

6.3 产品外观质量检查用目测。7 检验规则 7.1 检查与验收

7.1.1 产品由供方质量技术监督部门进行检验，保证产品符合本标准规定，并填写质量证明书。7.1.2 需方应对收到的产品按本标准的规定进行检验。如检验结果与本标准规定不符时，应在 自收到

产品之日起，一个月内向供方提出，由供需双方协商解决。如需仲裁，可委托双方认可的单位 进行，并在需方共同取样。7.2 组批

每批产品应由同一牌号、同一生产工艺制成的同一规格和尺寸的材料组成。7.3 检验项目

每批产品应进行磁性能、尺寸、形位偏差、外观质量和合同中规定项目的检验，7.4 取样

检验用抽样数量按GB/T 2828 规定，其材料的主要磁性能合格水平为特殊检查水平S2 的 1.5 级，其它项目检验合格水平为检查水平Ⅱ的1.5 级。7.5 检验结果判定

产品主要磁性能检验结果与本标准规定不符时，则从该批产品中取双倍试样对不合格项目 进行复验，如仍不合格，则判定该批产品为不合格。8 标志、包装、运输、贮存 8.1 标志、包装

8.1.1 产品一般以磁中性状态交货。如需方要求充磁并在合同中注明，可充磁交货，对取向方 向不易辨别的产品，应标明充磁方向。

8.1.2 产品用箱（盒）包装，并保证在运输和贮存过程中不损坏。充磁产品的包装要求，应符 合运输和贮存方式的相应规定。每个包装箱(盒)应附标签，注明：供方名称、产品名称、牌号、规格尺寸、批号、件数、净质量、出厂日期。8.2 运输、贮存

产品的运输过程应小心轻放，存放于通风、干燥、无腐蚀气氛的场所。8.3 质量证明书

每批产品应附质量证明书，注明： a)供方名称；

b)产品名称、牌号、规格尺寸； c)批号； d)净质量、件数；

5.6 每一牌号的材料可分为毛坯状态和机加工状态。试验方法

磁学名词

关于钕铁硼永磁体常用的衡量指标有以下四种：

剩磁（Br）单位为特斯拉（T）和高斯（Gs）1T=10000Gs

将一个磁体在外磁场的作用下充磁到技术饱和后撤消外磁场，此时磁体表现的磁感应强度我们称之为剩磁。它表示磁体所能提供的最大的磁通值。从退磁曲线上可见，它对应于气隙为零时的情况，故在实际磁路中没有多少实际的用处。钕铁硼的剩磁一般是11500高斯以上。

磁感矫顽力（Hcb）单位是奥斯特（Oe）或安/米（A/m）1A/m=79.6Oe 磁体在反向充磁时，使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力（Hcb）。但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。（对外磁感应强度表现为零）此时若撤消外磁场，磁体仍具有一定的磁性能。钕铁硼的矫顽力一般是10000Oe以上。

内禀矫顽力（Hcj）单位为奥斯特（Oe）或安/米（A/m）

使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度，我们称之为内禀矫顽力。内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量，是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。在磁体使用中，磁体矫顽力越高，温度稳定性越好。磁能积(（BH）max)单位为兆高·奥（MGOe）或焦/米3（J/m3）

退磁曲线上任何一点的B和H的乘积既BH我们称为磁能积,而B×H的最大值称之为最大磁能积，为退磁曲线上的D点。磁能积是恒量磁体所储存能量大小的重要参数之一。在磁体使用时对应于一定能量的磁体，要求磁体的体积尽可能小。

·各向同性磁体： 任何方向磁性能都相同的磁体。

·各向异性磁体： 不同方向上磁性能会有不同；且存在一个方向，在该方向取向时所得磁性能最高的磁体。

烧结钕铁硼永磁体是各向异性磁体。

·取向方向： 各向异性的磁体能获得最佳磁性能的方向称为磁体的取向方向。也称作“取向轴”，“易磁化轴”。·磁滞回线： 铁磁材料在经过充磁、退磁、反向充磁、再退磁周期性变化时，所获得的关于磁感应强度（横坐标）相对于磁场强度（纵坐标）变化的闭合曲线。

退磁曲线（即B-H曲线）：磁滞回线中，位于第二象限中的部分我们称之为退磁曲线。也即我们所说的B-H的曲线。如图所示：·退磁曲线的膝点： 磁体退磁曲线上发生突变、明显发生弯曲的点。室温时退磁曲线呈直线的磁体，在温度升高到一定程度时都会出现膝点。如果磁体的工作点在膝点以下，磁体在动态磁路中工作时会产生不可逆损失。

·负载线： 连接工作点和退磁曲线坐标原点的一条直线（见上图）。·磁化强度： 指材料内部单位体积的磁矩矢量和，用M表示，单位是安/米（A/m）。·磁感应强度： 磁感应强度B的定义是：B=μ0(H+M)，其中H和M分别是磁化强度和磁场强度，而μ0是真空导磁率。磁感应强度又称为磁通密度，即单位面积内的磁通量。单位是特斯拉（T）。CGS 单位制中的单位为高斯（Gauss）。

·磁通： 给定面积内的总磁感应强度。当磁感应强度B均匀分布于磁体表面A时，磁通?的一般算式为? =B×A。磁通的SI单位是麦克斯韦。

·漏磁通： 磁体回路中未能通过工作气隙而被泄漏的那部分磁通。

·磁场强度： 指空间某处磁场的大小，用H表示，它的单位是安/米（A/m）。

·相对磁导率： 媒介磁导率相对于真空磁导率的比值，即μr = μ/μo。在CGS单位制中，μo=1。另外，空气的磁导率在实际使用中往往值取为1。

·磁导： 磁通Φ与磁动势F的比值，类似于电路中的电导。是反映材料导磁能力的一个物理量。

·磁导系数,Pc ： 即为导磁率，磁感应强度Bd与其磁化强度的比率，即Pc = Bd/Hd。也即我们所说的“负载线”或磁体的工作点。导磁率可用来衡量磁性材料被磁化的容易程度，或者说是材料对外部磁场的灵敏程度。磁导系数可用来估计各种条件下的磁通值。在磁路中，近似有：Bd/Hd = lm/Lg，其中lm是磁体的长度；Lg是相对应磁体气隙的长度。因此Pc是磁路设计中的一个重要的物理量。

·居里温度： 对于所有的磁性材料来说，并不是在任何温度下都具有磁性。一般地，磁性材料具有一个临界温度Tc，在这个温度以上，由于高温下原子的剧烈热运动，原子磁矩的排列由有序变成无序。在此温度以下，原子磁矩一致排列，产生自发磁化，材料呈铁磁性。

·磁路： 磁通流经的回路称为磁路。永磁体和磁轭、气隙、极靴等构成闭合磁路。·气隙： 磁回路中磁导率为1的间隙部分，一般为空气间隙，但是也可为其它介质。·气隙长度-Lg： 磁路中气隙的长度。

·磁动势-F： 它是磁路中任意两点间磁势的差值，类似于电路中的电压。

·磁阻-R： 磁动势与磁通的比值称为磁阻，即R= F/?（类似于欧姆定律），其中F是磁动势，? 是磁通（CGS单位制）。类同于电路中的电阻。

·磁轭： 放置在磁体回路或两磁极中心、引导磁力线通过以减少磁通损失的高磁导率材料，一般为软磁铁、纯铁或低碳钢。·极靴： 放置在磁极处的用来约束磁束的分布及改变其流向的铁磁性材料。

·涡流： 当磁场发生变化时，传导电流之中所产生的环形电流称之为涡流。涡流能产生反向磁场。涡流对于转动速度或者其它大多数磁路设计都是有害的，故涡流应尽量降低到最小。

·磁饱和度： 任何可导磁材料在一定条件下都可达到饱和的状态。铁磁材料在将其磁化时会达到饱和。钢铁的磁饱和度为16000到20000高斯。

·稳定性： 是衡量磁体抗退磁能力的物理量；影响磁体稳定性的因素有温度或外磁场等。·可逆温度系数： 一个衡量由温度变化引起的磁性能可逆变化的物理量。

日本磁性材料的现状及发展唐敏

磁性材料是电磁力学的主要支柱材料。在社会生活中,它的作用相当于能量仓库的钥匙,可用以取出“能量”并使其发挥作用,成为国民经济发展的一种必不可少的“维生素”。磁性材料及其应用产品是典型的节能、节材、资源综合利用及出口创汇产品,因此,磁性材料的产量是表示一个国家或地区工业发达程度的指标,其需求量则能粗略体现一个国家或地区的国民生活水平。

由于日本在磁性材料的开发生产、推广应用等方面居世界之首,也是磁性材料最大的市场,该国的情况是一只“晴雨表”。因此,了解日本磁性材料的现状及发展动向,对我国该行业的进一步发展有着非常重要的意义。

日本磁性材料的生产及应用现状

从总的情况看,在各类磁性材料中,自90年代初期以来,日本除了在新兴的第三代稀土永磁—NdFeB上仍有较大发展外,其它磁性材料的产量、产值均为负增长或持平。其中,日本铁氧体软磁的产量、产值由1991年的约4.9万吨、7.7亿美元降至1998年的4.3万吨、5.8亿美元,年递减分别为2.0%和3.9%,其产量约占世界总量的17%,产品主要用于消费类家用电器(包括小家电)、开关电源及抗电磁干扰等领域。在烧结永磁中,烧结铁氧体永磁的产量、产值由8.1万砘、4.2亿美元降至到4.8万吨、2.9亿美元,年均分别减少7.1%和5.2%,目前占世界产量的12.6%,产品主要用在汽车、摩托车电机及电声器件上;烧结稀土永磁由1698吨、3.9亿美元增至4600吨、6.1亿美元,年增长率分别达15.3%和6.6%,但这种高速增长主要发生在NdFeB永磁上,1999年日本烧结NdFeB已达6404吨,占世界产量的42.4%,处于绝对的领先地位,产品大部分用在计算机硬盘驱动器(HDD)用音圈电机(VCM)、核磁共振成像仪(MRI)及其它电机上;烧结Sm－Co稀土永磁近年来呈下滑趋势,目前日本年产量约350吨,占世界产量的50%,产品主要作在军用电子对抗、电机及导航系统上。铸造AlNiCo永磁由于处在廉价铁氧体和高性能NdFeB永磁的夹攻中,加之贵金属Co的价格居高不下,在日本的发展也不乐观,其产量、产值呈下降趋势,年均分别减少6.5%和7.4%,目前产量约为1000吨,占世界的16.4%,产品主要用于工作条件恶劣、温度稳定性要求很高的仪表领域(如汽车传感器等)。

适应电子信息整机轻、薄、短、小要求而发展起来的粘结永磁,可分为粘结铁氧体和粘结稀土两类。其中粘结铁氧体永磁应用最早、用量最大,但发展趋势于平缓,目前日本年产约2万吨(产值近1.9亿美元),占世界产量的33%,传统用途是电冰箱门封条、复印机和打印机磁辊及各种磁片;粘结Sm－Co永磁60年代末进入市场,在粘结NdFeB出现后其产量明显下降,但因其热稳定性好,在精密电机和大功率电机中仍有一席之地,目前日本的产量约70吨,占世界产量的44%,预计今后几年日本的粘结氧体和粘结Sm－Co的产量将保持相对稳定;在粘结永磁中发展最快的是1987年才开始商品化的各向同性粘结稀土NdFeB,日本的产量由1987年的约15吨增至1999年的930吨左右,年均增长高达45.5%,目前约占世界的60%,产品主要用在HDD、FDD(软驱)CD－ROM、DVD－ROM及家电中的微型直流主轴电机和步进电机上。

对于性能更优异、潜在应用市场更广阔的各向异性粘结NdFeB永磁,目前日本三菱和旭化成等公司已开始进行小批量生产。这类磁体将给汽车挡风玻璃雨刮驱动电机、玻璃清结电机、观后镜驱动电机、电动门锁和电动调节座椅电机等带来使用性变化。预计2004年日本各向异性粘结NdFeB永磁产量将达到3000吨以上。值得一提的是,从上述数据中虽反映出日本近年来多种磁性材料的产量和产值均为负增长,但这并不意味着日本磁性材料需求量的相应用下降,比如铁氧体永磁,该国正继续将其生产转移到海外,以低成本来对付日元升值、劳动力成本增加以及满足日本在海外生产的整机的需求。目前日本在海外工厂生产的铁氧体永磁已高达8万吨,加上本土生产的约5万吨,这就是说其实际产量在13万吨左右,仍比中国的产量略高,中国要成为真正的世界第一尚需持续努力。表1是不完全统计的日本在海外发展的铁氧体永磁工厂情况。

而在NdFeB永磁上,日本之所以能不断增长,主要有三方面的原因:一是新用途不断被开发出来;二是计算机领域的需求量不断增大;三是国外特别是我国价格低廉的NdFeB永磁(仅为日本产品价格的1/3左右)无法进入受专利保护的日本市场,使其受冲击较少。

日本现约有60家厂商在从事磁性材料的开发与生产,其中TDK公司生产各类磁性材料元器件及磁应用制品,是全球磁性材料品种最全的生产厂家,该公司在铁氧体软磁、铁氧体永磁生产上长期稳居世界第一位,其稀土永磁生产也颇具有规模(在日本排第三位),是举世公认的磁性材料王国中的“王中王”。住友特殊金属公司是世界烧结NdFeB永磁的专利拥有者和最大生产厂家,其AlNiCo永磁在日本也排第一位(其次是三菱制钢公司)。但日本磁性材料行业一些人士评论,日本信越化学工业公司的NdFeB生产有可能赶超住友公司。在粘结稀土永磁的开发生产上,日本精工—爱普森公司多年来一直稳坐世界“第一把交椅”,目前其产量在400吨以上,占日本总产量的40%左右;紧跟其后的是大同特殊金属公司,该公司于1992年停止生产铁氧体永磁而把重心放在发展粘结稀土永磁上。此外,意欲在永磁方面不落后于其它大公司而对产品结构作调整的还有日立金属、东北金属、三菱制钢等著名磁材公司。

日本磁性材料的科研进展

在铁氧体软磁高频低功耗材料方面,自70～90年代,日本TDK、FDK、东京铁氧体川崎制铁等铁氧体知名公司已先后开发出四代开关电源用功率铁氧体材料,目前这些公司都能大批量生产PC40、PC44、PC50等第三、四代材料,其使用频率一般可达数百kHz～1MHz,为开关电源的小型化作出了显著贡献。另外,为适应计算机显示器和HDTV发展的需要,TDK等公司在90年代初还开发出用于制作回扫变压器的HV22、HV38、HV45高频铁氧体材料,也有极低的功耗和高饱和磁感应强度。在铁氧体高磁导率(ui)材料方面,TDK公司在过去生产H5C2(ui=1000)的基础上,90年代又先后开发出H5C3(ui=13000)、H5D(ui=15000)和H5E(ui=18000)材料;FDK、东京铁氧体等公司也相继开发出ui=12000～15000的材料。用这类材料制作的电感器、滤波器、扼流圈、宽带变压器和脉冲变压器,需求量很大,可广泛用在数字技术和光纤通信等高新技术领域。

在铁氧体抗电磁干扰材料及元件方面,目前TDK公司已开发出6种EMI吸收材料、23个抗EMI器件71个品种,是目前世界上开发生产铁氧体吸收材料及抗EMI元器件品种最全、水平最高的企业。

在铁氧体永磁方面,尽管日本早已实现“444”即Br≥4000Gs(0.4T)、HCJ≥4000Oe(320kA/m)、(BH)m≥4MGOe(32kJ/m3)的目标,但因离铁氧体的理论值还有一段不长不短的路要走,为此许多日本企业仍在想办法推进永磁性能的发展。如TDK公司继在90年代初率先推出具有世界领先水平的FB5、FB6系列材料后,近年又通过选用高纯原材料、合理调整配方、掺杂、提高取向和密度、严格控制产品的显微结构等措施铁氧体永磁的性能指标再次发生飞跃,已大大接近其理论值(FB9系列)。

日本铁氧体磁体开发的另一个动向,是从磁性能的改进转入便于使用的改进上,如发展超大弧度、超长、超厚磁体等等。

在NdFeB永磁方面,日本科研开发的方向主要有四个方面,一是向高磁能积方向发展,目前批量生产水平在400kJ/m3左右,如住友特殊金属公司的Neomax50、Neomax48BH、TDK公司的Neorec－50、日立金属公司的Hirorex－super52等;二是向特高内禀矫顽力方向发展,如住友特殊金属公司的28EH、32EH产品,其HCJ超过2000kA/m(25kOe),工作温度最高可达240℃;三是研究开发(BH)m≥256kJ/m3、耐腐蚀性优于烧结磁体的各向异性粘结NdFeB永磁;四是积极探索纳米复合双相稀土永磁,向(BH)m≥800kJ/m3的目标迈进。表2列出了当前日本高档磁性材料大批量生产的代理牌号及水平。

本主题由

第三篇：GB_T 13560-2000_烧结钕铁硼永磁材料

GB/T 13560-2000 烧结钕铁硼永磁材料

基本信息

【英文名称】Materials for sintered neodymium iron boron permanent magnets 【标准状态】被代替 【全文语种】中文简体 【发布日期】1992/7/9 【实施日期】2000/11/1 【修订日期】2000/6/5 【中国标准分类号】H65 【国际标准分类号】77.150.99

关联标准

【代替标准】GB 13560-1992 【被代替标准】GB/T 13560-2009 【引用标准】GB/T 2828-1987,GB/T 3217-1992,GB/T 8170-1987,GB/T 9637-1988,GB/T 17803-1999

适用范围&文摘

暂无

第四篇：GB_T 13560-2009_烧结钕铁硼永磁材料

GB/T 13560-2009 烧结钕铁硼永磁材料

基本信息

【英文名称】Materials for sintered neodymium iron boron permanent magnets 【标准状态】现行 【全文语种】中文简体 【发布日期】1992/7/9 【实施日期】2010/2/1 【修订日期】2009/4/23 【中国标准分类号】H65 【国际标准分类号】77.150.99

关联标准

【代替标准】GB/T 13560-2000 【被代替标准】暂无

【引用标准】GB/T 2828.1,GB/T 3217,GB/T 8170,GB/T 9637

适用范围&文摘

本标准规定了烧结钕铁硼永磁材料的要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存。本标准适用于粉末冶金工艺生产的烧结钕铁硼永磁材料，供电子、电力、机械、医疗器械等领域制作永磁器件等用。

第五篇：烧结钕铁硼永磁材料的制造工艺原理

烧结钕铁硼永磁材料的制造工艺原理!

2009年06月26日

烧结钕铁硼系永磁材料是用粉末冶金方法制造的。其工艺流程如下：

原材料准备→冶炼→铸锭→破碎与制粉→磁场取向与压型→烧结→回火→机加工与表面处理→检测。下面按工艺流程的顺序简介其工艺原理。

烧结钕铁硼系永磁材料的磁性能主要由Nd2Fe14B基体相来决定的。因为其磁极化强度Js(Js=μ0Ms，Ms为饱和磁化强度)和各向异性场HA主要取决于Nd2Fe14B相的化学成分。虽然剩磁Br、矫顽力Hci和磁能积(BH)max是组织敏感量，但Br的极限值是Js，Hci的极限值是HA，(BH)max的极限值是(Js2)/4μ0，所以合金成分设计和原材料选择是至关重要的。

熔炼的目的是将纯金属料(Fe、Nd、B-Fe、Dy、A1、Nb、Co、Cu等)熔化，并确保(1)所有的金属料熔清。纯Fe和金属Nd等的熔点较高，应设法使它们完全熔清；(2)合金的设计成分准确。造成成分不准确的原因是金属的挥发和氧化损失(总称烧损)。为此一般采用真空感应炉熔炼，真空度应达10-2～10-3Pa以上；(3)保证合金成分均匀；(4)确保合金干净，防止夹杂物和气体污染。

铸锭组织不仅对制粉、取向、烧结工艺，而且对粉末性质和最终烧结磁性能均有重要影响。没有优良的铸锭组织，就不可能制造出高性能烧结永磁体。铸锭组织是制约磁体性能的关键技术之一。良好的铸锭组织应是：柱状晶生长良好，其尺寸细小，富Nd相沿晶界均匀分布，但不得有大块的富Nd相，以及不存在α-Fe晶体。铸锭凝固是一个形核长大的过程。在结晶过程中，形核率越大，将有更多的晶核同时成长。这样，得到的片状晶尺寸会更细小。为了制造高性能Nd-Fe-B系永磁体，将铸锭组织的片状晶尺寸控制在5μm以下是较为理想的。

制粉目的是将大块合金锭破碎成一定尺寸的粉末。包括粗破和磨粉两个工艺过程。粗破碎方法有两种：一种是氢破碎(HD)，另一种是机械破碎。将粗破后的246μm～175μm(60～80目)的中等粉末研磨至3～4μm细粉，该种磁粉绝大多数为单晶体。一般采用球磨制粉或气流磨制粉两种方法。球磨制粉有滚动球磨、振动磨、高能球磨等。气流磨制粉是利用气流将粉末颗粒加速到超音速，使之相互对撞而破碎。目前生产规模较小的厂家用滚动球磨，多数Nd-Fe-B生产厂采用气流磨制造磁粉。

粉末磁场取向是制造高性能烧结Nd-Fe-B永磁体的又一关键工艺技术之一。烧结Nd-Fe-B系永磁体的磁性能主要来源于具有四方结构的Nd2Fe14B基体相，它是单轴各向异性晶体，c轴为易磁化轴，a轴为难磁化轴。对于单晶体来说，当沿其易磁化轴磁化时，有最大的剩磁Br=μ0Ms。如果烧结永磁体的各个粉末颗粒的c轴是混乱取向的，则得到的是各向同性磁体，Br=μ0Ms/2=Js/2，这是最低的。如果使每一个粉末颗粒的易磁化方向(c轴)沿相同方向取向，制成各向异性磁体，则沿粉末颗粒c轴取向的方向有最大的剩磁。在制粉阶段得到的3～5μm的粉末颗粒，一般来说它们是单晶体，但不是单畴体，所以粉末颗粒在磁场中的取向分两个阶段完成。第一阶段是各个粉末颗粒变成单畴体。第二阶段是磁畴内的磁矩转动过程。

粉末压形有两个目的：(1)将粉末压制成一定的形状与尺寸的压坯；(2)保持在磁场取向中所获得的晶体取向度。目前，普遍采用的压形方法有三种，即模压法、模压加冷等静压、橡皮模压(加冷等静压)。也可分为干压和湿压两种。

烧结过程是将Nd-Fe-B粉末压坯加热到粉末基体相熔点以下的温度约(0.70～0.85)T熔，进行保温处理一段时间。目的是提高压坯密度，改进粉末颗之间的接触性质，提高强度。使磁体具有高永磁性能的显微组织特征。烧结可粗略地分为固相烧结和液相烧结。

Nd-Fe-B永磁合金烧结并快冷后(烧结态)，磁性能较低，回火处理可显著提高Nd-Fe-B合金的磁性能，尤其是矫顽力。回火处理有一级回火和二级回火处理两种。两级回火处理可获得较好的磁性能。