永磁吸盘的工作原理

第一篇：永磁吸盘的工作原理

一、永磁吸盘介绍：

永磁吸盘又名磁力吸盘或永磁起重器，是机械厂，模具厂，锻造厂，炼钢厂，造船厂等等使用钢材场所的必备搬运工具，可以大大提高块状，圆柱状，板材，不规则导磁性钢铁材料的搬运效率。永磁吸盘是以高性能的稀土材料钕铁硼（N>40）为内核，通过手扳动吸盘手柄转动，从而改变吸盘内部钕铁硼的磁力系统，达到对需要搬运的工件的吸持或释放。

二、永磁吸盘的原理：

永磁吸盘是利用磁通的连续性原理及磁场的叠加原理设计的，永磁吸盘的磁路设计成多个磁系，通过磁系的相对运动，实现工作磁极面上磁场强度的相加或相消，从而达到吸持和卸载的目的。

图1 永磁吸盘工作原理图

其工作原理如图1所示，当永磁吸盘磁极处于图（a）状态时，磁力线从磁体的N极出来，通过磁轭，经过铁磁性工件，再回到磁轭进入磁体的S极。这样，就能把工件牢牢地吸在永磁吸盘的工作极面上。当磁极处于图（b）状态时，磁力线不到永磁吸盘的工作极面，就在永磁吸盘内部组成磁路的闭合回路，几乎没有磁力线从永磁吸盘的工作极面上出来，所以对工件不会产生吸力，就能顺利实现卸载。

三、永磁吸盘的设计： 1.永磁吸盘磁系及磁轭

设计永磁吸盘时，首先应精心设计磁路，良好的磁路结构可以尽量让更多的磁通量聚集在工作表面中去，满足起重重量的要求，而且可以尽量少用钕铁硼材料。同时，设计磁路时还应仔细考虑操作者较易实现工作卸载。解决永磁吸盘吸力很大，扳动手柄困难等技术难点。永磁吸盘的磁路设计有2个磁系，磁系分为活动的和固定的两部分。改变活动磁系状态，使工作极面分别处于磁场叠加或产生反向磁场，磁场被抵消的状态。同时，在永磁回路中，为减少磁阻，增大工作极面关键部位的磁通密度，采用了一些软磁材料作为磁轭。2.永磁吸盘的工作点选择 由于起吊的工件各式各样，因此，永磁吸盘工作极面与工件表面的气隙距离是变化的，其磁路是动态磁路。如图2所示：

图2 钕铁硼永磁体的回复曲线及工作点示意图

永磁体的工作状态变化是在回复曲线（AD）上变化。当永磁吸盘处于开路状态时，永磁体的工作点以退磁曲线上A点表示；当永磁吸盘的工作极面与工件完全无缝隙接合时，其工作点为D点，此时，永磁体的磁通全部通过工件。在永磁吸盘靠近工件表面过程中，永磁体的工作状态从A点沿箭头到D点；反过来，永磁吸盘远离工件，永磁体的工作状态从D点沿箭头到A点。由于这2条曲线很接近，可近似地以直线AD来代替。OA为永磁体的工作负载线。有用回复能（Erec）是永磁体工作点中的有用磁通密度B和退磁场强度H的乘积（Erec=B×H）。即图2中剖面线区域EFGC的面积。E点位永磁体的工作点，设计时应使E点接近回复曲线AD的中点，以使A为起始点的有用回复能最大。

四、永磁吸盘的特点：

1）永磁吸盘 采用高性能永磁材料钕铁硼（Nd-Fe-B）为产品内核，使产品体积更小，起重吊装力更强，且磁力恒久不衰。

2）永磁吸盘 具备最高大额定起重力3.5倍的安全系数。3）永磁吸盘 底面“V”型槽设计，可起吊相对应的圆钢、钢板。4）永磁吸盘 不用电即可使用，省去供电麻烦。5）永磁吸盘 优化的磁路设计，使剩磁几乎为零。6）永磁吸盘 专业设计的外观造型使产品更加美观。

五、永磁吸盘使用方法：

1.将工件摆放到吸盘工作台面上,然后将扳手插入轴孔内沿顺时针方向转动180到”ON”,即可吸住工件进行加工。

2.工件加工完毕,再将扳手插入轴孔内沿逆时针转动180到”OFF”,即可取下工件。

六、永磁吸盘维护和保养：

1.吸盘使用前应擦干净表面以免划伤影响精度。

2.使用环境温度在-40℃—50℃,严禁敲击,以防磁力降低。3用完后工作面涂防锈油,以防锈蚀。

第二篇：永磁同步电机的工作原理

永磁同步电机的工作原理

永磁同步电机的工作原理与同步电机的工作原理是相同的。永磁同步电机在现在应用及其广泛。和感应电机一样是一种常用的交流电机。特点是：稳态运行时，转子的转速和电网频率之间又不变得关系n=ns=60f/p，ns成为同步转速。若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。

作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频 异步电动机又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。异步电动机按照转子结构分为两种形式:有鼠笼式〔鼠笼式异步电机〕绕线式异步电动机。永磁同步电机的工作原理如下：

永磁同步电机主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。

永磁同步电机的载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。

永磁同步电机的切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。

永磁同步电机交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三 相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。

永磁同步电机的交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。

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第三篇：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。

第四篇：永磁材料的历史

主要有钡铁氧体和锶铁氧体，其电阻率高、矫顽力大，能有效地应用在大气隙磁路中，特别适于作小型发电机和电动机的永磁体。永磁铁氧体不含贵金属镍、钴等，原材料来源丰富，工艺简单，成本低，可代替铝镍钴永磁体制造磁分离器、磁推轴承、扬声器、微波器件等。但其最大磁能积较低，温度稳定性差，质地较脆、易碎，不耐冲击振动，不宜作测量仪表及有精密要求的磁性器件。

稀土永磁材料

主要是稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。前者是稀土元素铈、镨、镧、钕等和钴形成的金属间化合物，其磁能积可达碳钢的150倍、铝镍钴永磁材料的3～5倍，永磁铁氧体的8～10倍，温度系数低，磁性稳定，矫顽力高达800千安／米。主要用于低速转矩电动机、启动电动机、传感器、磁推轴承等的磁系统。钕铁硼永磁材料是第三代稀土永磁材料，其剩磁、矫顽力和最大磁能积比前者高，不易碎，有较好的机械性能，合金密度低，有利于磁性元件的轻型化、薄型化、小型和超小型化。但其磁性温度系数较高，限制了它的应用。

复合永磁材料

由永磁性物质粉末和作为粘结剂的塑性物质复合而成。由于其含有一定比例的粘结剂，故其磁性能比相应的没有粘结剂的磁性材料显著降低。除金属复合永磁材料外，其他复合永磁材料由于受粘结剂耐热性所限，使用温度较低，一般不超过150℃。但复合永磁材料尺寸精度高，机械性能好，磁体各部分性能均匀性好，易于进行磁体径向取向和多极充磁。主要用于制造仪器仪表、通信设备、旋转机械、磁疗器械及体育用品等。

永磁材料分类

第一大类是：合金永磁材料，包括稀土永磁材料（钕铁硼Nd2Fe14B）、钐钴(SmCo)、铝镍钴（AlNiCo）

第二大类是：铁氧体永磁材料（Ferrite）

按生产工艺不同分为：烧结铁氧体、粘结铁氧体、注塑铁氧体，这三种工艺依据磁晶的取向不同又各分为等方性和异方性磁体。

这些就是目前市面上的主要永磁材料，还有一些因生产工艺原或成本原因，不能大范围应用而淘汰，如Cu-Ni-Fe（铜镍铁）、Fe-Co-Mo（铁钴钼）、Fe-Co-V（铁钴钒）、MnBi（锰铋）

（3）、注塑钕铁硼（Zhusu NdFeB）——有极高之精确度、容易制成各向异性形状复杂的薄壁环或薄磁体。

烧结铁氧体

烧结铁氧体（Sintered Ferrite）的主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19，依据磁晶的取向不同分为等方性和异方性磁体。由于其低廉的价格和适中的磁性能而成为目前应用较为广泛的一种磁体。铁氧体磁铁是通过陶瓷工艺法制造而成，质地也比较坚硬，也属脆性材料，由于铁氧体磁铁有很好的耐温性及价格低廉，已成为应用较为广泛的永磁体。橡胶磁

橡胶磁（Rubber Magnet）是铁氧体磁材系列中的一种，由粘结铁氧体料粉与合成橡胶复合经挤出成型、压延成型、注射成型等工艺而制成的具有柔软性、弹性及可扭曲的磁体。可加工成条状、卷状、片状及各种复杂形状。橡胶磁体由磁粉（SrO6Fe2O3）、聚乙烯（CPE）和其它添加剂（EBSO、DOP）等组成，通过挤出、压延制造而成。橡胶磁材可以是同性的或异性的，它由铁氧体磁粉、CPE和某些微量元素制成，可弯、可捻、可卷。它无需更多机械加工即可使用，也可以按所需尺寸修整形状,橡胶磁也可以根据客户要求复PVC,背胶,上UV油等。它的磁能积在0.60 至1.50 MGOe之间。橡胶磁材的应用领域：冰箱、讯息告示架、将物件固定于 金属体以用作广告等的紧固件，用于玩具、教学仪器、开关和感应器的磁片。主要应用于微特电机、电冰箱、消毒柜、厨柜、玩具、文具、广告等行业。铝镍钴

铝镍钴（AlNiCo）是最早开发出来的一种永磁材料，是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。根据生产工艺不同分为烧结铝镍钴（Sintered AlNiCo）和铸造铝镍钴（Cast AlNiCo）。产品形状多为圆形和方形。铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状；与铸造工艺相比，烧结产品局限于小的尺寸，其生产出来的毛坯尺寸公差比铸造产品毛坯要好，磁性能要略低于铸造产品，但可加工性要好。在永磁材料中，铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数，工作温度可高达600摄氏度以上。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域。

钐钴（SmCo）依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17,分别为笫一代和笫二代稀土永磁材料。由于其原材料十分稀缺，价格昂贵而使其发展受到限制。钐钴（SmCo）作为第二代稀土永磁体，不但有着较高的磁能积（14-28MGOe）和可靠的矫顽力，而且在稀土永磁系列中表现出良好的温度特性。与钕铁硼相比，钐钴更适合工作在高温环境中（＞200℃）。

永磁材料的发展历程

随着社会的发展，磁铁的应用也越来越广泛，从高科技产品到最简单的包装磁，目前应用最为广泛的还是钕铁硼强磁和铁氧体磁铁。

从永磁材料的发展历史来看，十九世纪末使用的碳钢，磁能积（BH）max(衡量永磁体储存磁能密度的物理量)不足1MGOe(兆高奥)，而目前国外批量生产的Nd-Fe-B永磁材料，磁能积已达50MGOe以上。这一个世纪以来，材料的剩磁Br提高甚小，能积的提高要归功于矫顽力Hc的提高。而矫顽力的提高，主要得益于对其本质的认识和高磁晶各向异性化合物的发现，以及制备技术的进步。二十世纪初，人们主要使用碳钢、钨钢、铬钢和钴钢作永磁材料。二十世纪三十年代末，AlNiCo永磁材料开发成功，才使永磁材料的大规模应用成为可能。五十年代，钡铁氧体的出现，既降低了永磁体成本，又将永磁材料的应用范围拓宽到高频领域。到六十年代，稀土钴永磁的出现，则为永磁体的应用开辟了一个新时代。1967年，美国Dayton大学的Strnat等，用粉末粘结法成功地制成SmCo5永磁体，标志着稀土永磁时代的到来。迄今为止，稀十永磁已经历第一代SmCo5，第二代沉淀硬化型Sm2Co17，发展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。此外，在历史上被用作永磁材料的还有Cu-Ni-Fe、Fe-Co-Mo、Fe-Co-V、MnBi、A1MnC合金等。这些合金由于性能不高、成本不低，在大多数场合已很少采用。而AlNiCo、FeCrCo、PtCo等合金在一些特殊场合还得到应用。目前Ba、Sr铁氧体仍然是用量最大的永磁材料，但其许多应用正在逐渐被Nd-Fe-B类材料取代。并且，当前稀土类永磁材料的产值已大大超过铁氧体永磁材料，稀土永磁材料的生产已发展成一大产业。

钕铁硼永磁

钕铁硼作为节能环保的朝阳产业，广泛用于信息技术、汽车、核磁共振、风力发电和电机等领域，预计未来3-5年的复合增长率在20%左右。由于中国具有明显的资源、成本和市场优势，世界钕铁硼产业正在向中国转移，2005年中国钕铁硼产量已经占到全球产量的70%以上。

钕铁硼产业概况

钕铁硼具有体积小、重量轻和磁性强的特点，是迄今为止性能价格比最佳的磁体。预计在未来20-30年里，钕铁硼产业环保节能将高速发展 在全球高油价时代的来临、《京都议定书》的生效以及世界各国对环保节能的日益重视之下，环保节能正在成为影响各国制造业发展的重要因素，而钕铁硼正是制造环保节能产品的主要原材料之一。如钕铁硼在汽车、压缩机、风力发电机等领域的应用，正是出于环保节能的考虑。钕铁硼作为环保节能的功能材料，其应用将更加广泛。钕铁硼行业正成为全新的朝阳环保产业。

我们预计在未来3-5年，钕铁硼的年需求增长率平均为20%左右。其增长主要来自于几个领域：传统汽车工业、信息技术产业、核磁共振成象工业和机床工业等。

在能源日趋紧张的时代，将风能转化为电能无疑将受到政府政策的支持，风力发电目前在欧洲已经大规模实施，在我国尚处于起步阶段，之前1兆瓦的机组使用钕铁硼大致在1吨左右，得益于风力发电行业的快速增长，钕铁硼在风力发电机组中的用量也将快速增加。

杭州永磁集团有限公司

地址：中国浙江杭州市萧山区钱江农场一分场

国内销售部

电话：86-571-82875111 82875517

传真：86-571-82875782

电子邮箱： sales@china-hpmg.com

杭州永磁集团有限公司始建于1980年12月，公司注册资本5000万元人民币，厂区面积14万m2，年产值6亿元人民币。公司有员工1000多人，其中工程技术人员250多人。公司为国家重点高新技术企业、浙江省“五个一批”重点骨干企业和“中国电子元件百强企业”，银行评定的信用等级AAA级企业。

公司主要产品类别有：铸造、烧结铝镍钴永磁；烧结、粘结钕铁硼永磁；钐钴永磁；永磁器件；永磁玩具；永磁电机等。产品广泛用于汽车、仪器仪表、医疗和通讯器械、家用电器、电机、电声器材、纺织机械、教学仪器、风力发电、自控开关及国防军工、航天航空等高科技领域。产品规格已形成多系列上万个品种。目前是世界上最大的铝镍钴永磁生产基地，年产铝镍钴永磁1800吨，约占世界产量的20%。钕铁硼生产线94年开始投产，年生产能力为2000吨。N48、N50、N38EH、N40UH、N42SH等高性能磁体质量稳定，位居同行业前列。烧结钐钴年产量200吨，能大批量生产磁能积为30MGOe的钐钴磁体。粘结钕铁硼和粘结钐钴的年产量150吨，粘结铝镍钴磁推轴承年产600万套以上。永磁器件包括永磁吸盘、永磁起重器、永磁玩具、永磁磁力棒和各种永磁吸力件等。永磁电机经过五年的发展，目前已形成年产100万台各式永磁电机的生产规模。

证券简称：中科三环

证券代码：000970

公司名称：北京中科三环高技术股份有限公司

法人代表：王震西

总经理：王震西

注册地址：北京市海淀区中关村东路66号甲1号楼27层

经营范围：钕铁硼永磁材料及其他新型材料、各种稀土永磁应用产品的研究开发、生产以及有关技术咨询、服务，工业自动化系统，计算机软硬件产品的技术开发、生产，销售自产产品。

主营业务：公司主营业务是稀土永磁和新型磁性材料及其应用产品的研究开发、生产和销售。公司简介

北京中科三环高技术股份有限公司是由隶属于中国科学院的北京三环新材料高技术公司作为主发起人于1999年7月23日发起设立的一家高新技术企业，并于2000年4月20日在中国深交所上市。中科三环延续了三环公司的主要业务，从事磁性材料及其应用产品研发、生产和销售。

中科三环下纳五家烧结；在下游产业控股南京大陆鸽高技术股份有限公司，生产由钕铁硼稀土永磁电机驱动的绿色环保电动自行车。

投资亮点

1、公司通过资本运作，控股了拥有粘结钕铁硼产品世界一流技术和市场占有率全球第二的上海爱普生磁性器件有限公司（公司持有70%的股权），致力于粘结钕铁硼磁体的发展。该产品在小型电动机方面的需求增加，将使公司的业绩得到提高。

2、公司的高档稀土永磁铁硼拥有国际最先进的用烧结和粘结两种工艺生产钕铁硼磁性材料的技术,占有15%以上的全球市场份额。

3、数字电视行业蕴藏的投资价值在15000亿元左右，在数字电视设备方面，市场规模在万亿元以上，未来10年平均每年近千亿元，公司的主要产品之一软磁铁氧体磁芯被广泛应用于数字电视设备的生产，这将给公司的发展带来的机遇。

杭州永磁集团永磁电机

第五篇：综述—永磁材料

Nd-Fe-B系稀土永磁材料的研究进展

邓少杰

合肥工业大学工业与装备技术研究院

摘要 钕铁硼磁体被称为第3代稀土永磁材料，是目前综合磁性能比较高的永磁材料。探讨了钕铁硼永磁材料的发展前景以及行业存在的问题，对钕铁硼永磁材料生产和应用现状进行了分析。概述了钕铁硼永磁材料的研究进展和应用领域，介绍了钕铁硼磁体的性能及先进制备工艺。纵观全文，钕铁硼永磁材料已进入一个崭新的发展阶段，应用前景广阔。

关键词 稀土永磁材料钕铁硼 磁性能 制备工艺

1绪论

1.1永磁材料的定义

永磁材料又称为硬磁材料，它是一种经过外加强磁场的磁化，再去掉外加磁场之后能长时期保留其较高的剩余磁性能，经受振动、温度等环境因素和不太强的外加磁场的干扰的强磁材料。又因为其具有高的矫顽力，能经受外加不太强的磁场的干扰，故又称硬磁材料。

已近千吨。而上百吨生产规模的企业有20余家，但所产磁体大部分都是中低档产品，绝大多数应用在性能要求不高的领域。所以，中国烧结钕铁硼产量虽处于世界前列，但所得利润却很有限。从世界范围来看，高性能钕铁硼永磁体发展前景看好，市场竞争力也较强。永磁材料是一种重要的基础功能材料，它的基本功能是提供稳定持久的磁通量，不需要消耗电能，是节约能源的重要手段之一。同时永磁材料使器械和设备结构简单，制造成本和维修保养成本降低。因此，永磁材料的应用面越来越广，应用量越来越大。当今，永磁材料按磁性能的高低，大致可分为2类。一是一般永磁材料，如铝镍钴、铁氧体，磁性能较低，但价格低；二是稀土永磁材料，如钐系磁体（如SmCo5）及钕系磁体（Nd-Fe-B），磁性能较高，但价格贵。随着电子器件的小型化、微型化的发展要求，高性能稀土永磁材料应用越来越广泛。钕铁硼的最大磁能积最高，由于不含贵重金属Sm和Co，价格较低，近年来发展迅速。也因为Nd-Fe-B系永磁材料的性能比传统的永磁材料的要高，称为创世界纪录的磁性材料。并且用金属铁代替稀土永磁一、二代所用的金属钴，以成本低、资源丰富的金属钕代替资源较少的稀土金属钐。再者永磁材料有矫顽力高、剩余磁感应强度高、最大磁能积高和稳定性高这四大优势。而随着当今世界的飞速发展的要求，永磁材料的研究就显得极为必然。

也因钕铁硼是重要的金属功能材料，作为第三代稀土型永磁材料，由于其良好的磁性能被科技人员称为“磁王”，利用其能量的转换

[2]

[1]1.2钕铁硼系稀土永磁材料的现状及研究意义

在钕铁硼刚开始生产应用之初，世界钕铁硼生产能力主要集中在日、美、中、欧等少数国家手中。其中，日、美在永磁的开发、生产和推广应用方面的技术一直处于世界前茅，同时也是最大的永磁消费市场，并形成了几家能力大、质量好、竞争力强的超大规模企业。目前，日本住友特殊金属公司、日本信越化学实业公司、TDK 等在钕铁硼的销量上分居世界第一、二、三位，而中国的北京中科三环高技术股份有限公司与日本的TDK 并列排在第三位。

中国在20世纪80年代初开始从事稀土永磁材料的研究。目前，中国钕铁硼产业已经占全球近80%市场份额，是全球烧结钕铁硼磁体的产业中心。2010年，中国铁硼磁体产量已经超过世界总产量的80%。随着中国对稀土出口限制管理日趋严格，未来中国高性能钕铁硼永磁材料产量将继续扩大，占全球总产量比例有望继续提升。目前，中国钕铁硼永磁材料生产企业已达120多家，国内有5家企业的生产规模功能和磁的各种物理效应可制成多种样式的功能器件。钕铁硼磁性材料已被广泛应用于航空、航海、电子等众多领域，成为高科技、新兴产业与社会进步的重要物质基础之一。钕铁硼永磁材料的应用可以大大减小整机的体积和质量，如在磁盘上的应用，可以使磁盘驱动器微型化,而且性能更好。在音响器件中，钕铁广泛应用于微型扬声器、耳机及高档汽车的扬声器，大大提高了音响的保真度和信噪比。此外还可以应用于直流电机及核磁共振成像，特别是在磁悬浮列车上的应用不仅数量大,而且可以实现高速运输、安全可靠及噪声小等特点。综上所述，钕铁硼实属高科技新材料。

2钕铁硼系稀土永磁材料的制备工艺

目前我国研究的方法有粉末冶金法、熔体快淬法、还原扩散法、HDDR法、热变形法、双合金法与机械合金法等等。近些年来生产高性能稀土永磁材料常用的方法为快速凝固鳞片铸锭+氢破碎+气流粉碎及SC+HD+JM的工艺。以下是上述的常用或者重点方法的具体介绍。

2.1粉末冶金法

目前我国主要用粉末冶金法（烧结法）生产这种磁体。其主要过程如下：原材料→预处理→配料→熔炼→破碎→细磨→混料→压型→烧结→热处理→机加工→电镀→充磁→检验→包装→入库[3]。合金成分及其微观组织最优化是高性能化烧结Nd-Fe-B永磁的关键。烧结钕铁硼磁体采用粉末冶金工艺，使得烧结磁体内部必然存在一定数目的气孔和缺陷，这在过去的研究中已经发现[4]

。气孔和缺陷的存在，一方面使磁体的密度下降，连续性降低，容易产生应力集中；另一方面，气孔的存在使有效承载面积下降。这两方面均为造成材料塑韧性差的原因。

2.2熔体快淬法

在Nd-Fe-B的制取工艺方面除了传统的粉末冶金工艺外，美国GM公司采用先进的快淬工艺技术制备快淬钕铁硼磁体。经对比实验发现，快淬钕铁磁体的矫顽力是普通烧结钕铁磁体的1.5—2倍，温度特性也得到了相应的改善该公司用快淬工艺研制出树脂粘合型Nd-Fe-B

磁体，具有生产能力。

2.3 HDDR法

HDDR过程分为氢化、歧化、脱氢与重组合四个阶段。它是制备稀土金属间化合物磁性粉末的行之有效的方法。1989年，三菱公司的T Takeshita，K kayama发现在相近温度下，对歧化物进行强制脱氢处理，歧化物再脱氢后重新形成细小的Nd2Fe14B相和少量的富Nd相，从而获得了具有高矫顽力的NdFeB磁粉。这四个过程简称为HDDR。脱氢、重合反应是前一个反应的逆反应，反应后的Nd2Fe14B相已经不是铸锭原来的粗大颗粒，而成为细小晶粒的集合体，由于吸氢时产生体积膨胀；很容易破碎成粉末

[5,6]

。多年来，三菱公司、伯明翰大学、爱知制钢和北京科技大学等企业、高等院校的研究小组对HDDR法制备各向异性粘结Nd-Fe-B磁粉、粘结Nd-Fe-B磁体，取得了显著进展。

3钕铁硼系稀土永磁材料的性能及影

响其因素

3.1性能

钕铁硼永磁材料的主要磁性能参量可分为2类：非结构敏感参量（即内禀参量），如居里温度Tc，主要由材料的化学成分和晶体结构来决定；结构敏感参量，如剩磁Br，最大磁能积Mmax和矫顽力Hcj，这些参量除与内禀参量有关外，还与材料的晶粒尺寸、晶粒取向、晶体缺陷等显微结构有关[7]。

钕铁硼的居里温度低（312℃），对温度极敏感，在受热时其剩磁、特别是内禀矫顽力下降很快，磁性温度系数很大，改善热稳定性的主要途径是合金化。矫顽力高的永磁材料具有较好的温度稳定性[8]

。因此，永磁材料的矫顽力越高,可工作的环境温度也就越高。要使磁体的磁能积达到最大值，必须做到：烧结体的密度接近或达到材料的理论密度；尽可能减少非磁性相的体积分数；铁磁性相晶粒的取向度尽可能高。

钕铁硼的稳定性包括3个内容：热稳定性；受外界磁场干扰的稳定性；时间稳定性[9]

。钕铁硼永磁材料热稳定性，即其由于所处环境温度改变而产生的磁性能变化用材料的温度系数来表征。永磁材料的磁性能变化分为不可逆损失和可逆损失两部分：不可逆损失是指温度恢复到原来温度后永磁材料的磁性能不能恢复到原值，从而导致有的电机随着使用电气性能逐步下降[10]，应尽量避免；而可逆损失是难以避免的，在电机设计之初就必须充分考虑在稳定温升运行时必须达到的性能。随着钕铁硼永磁材料的发展，温度系数很小的永磁材料已经问世，可小到万分之一[11]。

永磁体一般作为磁场源，在一定空隙内提供恒定的磁场。对于精密仪器仪表和磁性器件，要求在工作环境下，当外界条件变化时，磁体提供的磁场要稳定。与其他永磁材料相比，烧结钕铁硼永磁材料的稳定性要差很多，一般只能在小于100℃温度下工作，而高矫顽力系列的工作温度也不能超过150℃，适用于200℃以上的非常罕见。在永磁电机中，对永磁体的稳定性要求很高，磁能积要求却不是那么严格。目前，制约烧结钕铁硼永磁材料推广应用的关键问题就是其热稳定性，解决好这一问题有着非常重要的意义。

3.2影响因素

一是晶体结构；其晶体结构复杂，滑移系少。烧结 Nd-Fe-B 的晶体结构与密排六方晶格相似，同为层状堆垛结构，但其对称性远较密排六方晶格差，由此可以推断烧结Nd-Fe-B的滑移系较密排方六晶体的滑移系少，所以烧结钕铁硼塑韧性很差。

二是磁晶各向异性导致力学性能各向异性；磁晶各向异性、形状各向异性和应力各向异性等基本现象在某些方向可以改善磁性材料的性能。由于磁性和弹性的相互耦合作用，必然会引起材料力学性能的各向异性，如单晶体的磁致伸缩各向异性、热膨胀各向异性和抗拉抗弯强度的各向异性等等

[12]

。因为在不同方向磁体的热膨胀不同，所以在降温过程中磁体内部会产生很大的内应力，这也是烧结 Nd-Fe-B力学性能差的重要原因之一。

三是晶界富钕相力学性能弱化；在烧结钕铁硼的显徽组织中，富Nd相主要呈薄层状沿晶界分布，而此种晶界富Nd相的硬度（HV）仅有262，远低于基体的硬度。研究表明：烧结钕铁硼本身晶界弱化，断裂方式主要为沿晶断裂，穿晶断裂比率在5%以上，而且在富钕相聚

集较多的三叉晶界处，由于应力集中，会首先出现裂纹扩展发散点。

四是磁体制备工艺—粉末冶金的烧结工艺；烧结钕铁硼磁体采用粉末冶金工艺，使得烧结磁体内部必然存在一定数目的气孔和缺陷，这在过去的研究中已经发现[4]

。气孔和缺陷的存在，一方面使磁体的密度下降，连续性降低，容易产生应力集中；另一方面，气孔的存在使有效承载面积下降。这两方面均为造成材料塑韧性差的原因。

4钕铁硼系稀土永磁材料的应用及发

展前景

4.1应用

新材料开发的目的在于应用，但是一种新材料开发到应用往往需要经过一个相当长的时间，而当代永磁之王的稀土铁基永磁材料问世以来从未有过的高速度占领了永磁市场，到目前为止经过多年的商品化发展，已经证明它确实成为一个应用范围广、潜力大的极为重要的永磁材料。欧洲共同体委员会曾对稀土铁基永磁材料做过分析，在分析报告中指出：稀土铁基永磁材料不仅将作为与配件配套的现有各类磁体的替代者，而且在取代电磁与非电磁设计的器件的新市场中也将获得广泛应用。

钕铁硼作为第三代稀土永磁材料，广泛应用于电机中。与传统电机相比，具有高效节能、质量轻、体积小、控制调速性好、可靠性强等特点，可广泛应用于风力发电、电动汽车、工业电机、家用电机等领域，其很高的性价比使得其应用领域还在不断拓展，因此近几年在科研、生产、应用方面都得到了持续高速发展。近年来由于钕铁硼永磁材料综合性能的进一步提升，钕铁硼磁体正在逐步替代其他磁性材料而成为主流磁性材料，应用领域不断扩展。在“节能、环保”的大背景及国家政策的鼓励下，风力发电、新能源汽车及节能家电等行业未来将迅猛发展。随着全球高性能永磁电机的逐步普及，高性能钕铁硼永磁材料需求量不断提高。

4.2发展前景与展望

中国的稀土永磁材料的发展着实令人振奋，也令世界瞩目。中国发展稀土永磁材料具

有得天独厚的条件和国家的大力支持：中国的稀土产量和储量居世界第一，中国的稀土资源储量占了全世界的70%-80%，如中国的总设计师邓小平指示：“中东有石油，中国有稀土”。要将稀土的资源的优势变为经济优势必须作稀土精加工。稀土永磁材料则为稀土资源利用的精加工产品。中国科技部一直将此列为鼓励发展的高科技产品。每年均给予优惠政策、资

金支持。

稀土永磁材料发展几十年来，已经从第一代稀土钴基发展到第三代稀土铁基材料，已成功地应用于电机、电脑、电声器材、医疗、工农、国防科技各领域，是现代科学技术发展的基础。稀土永磁材料逐渐由永磁材料家族的普通一员变成主体。21世纪将是稀土永磁材料大发展的世纪，也必是我们大展宏图之时。致谢

白驹过隙，转眼一个多月的论文写作课就此告一段落。在此期间，收获良多。在此对鲁颖炜老师、左如忠老师以及对此课做出贡献的老师们表以诚挚的谢意。感谢你们的授业、传道、解惑的师德。

参考文献 宋后定．永磁材料的应用 [J]．磁性材料及器件，2007（4）：65—67． 2 林河成．稀土永磁材料的进展 [J]．稀土，1994（3）：5—7． 钟俊辉．高性能永磁材料发展概况 [J]．材料导报，1990（2）：83—85． 4 闫兆杰，于旭光．钕铁硼的微观结构研究 [J] ．河北冶金，2004（4）：24． Nakamara H，Kato K，et al．Proc，15th Int．Woncshop on RE Magncts．1998．507． 6 万永．金属材料研究．2003，29(1)：52． 张修海，熊惟皓，李燕芳等．烧结钕铁硼永磁材料的研究进展 [J] ．机械工程材料，2008，32（11）；5—9． 8 VIAL F，JOLY F，NEVALAINEN E，et al．Improvement of coercivity of sintered NdFeB permanent magents by heattreatment [J]．Joural of Mangnetism and Magnetic Materials，2002，242：1329—1334． 9 王景海，钕铁硼．最理想的永磁材料 [J] ．上海金属，1991，12（3）：12—19． 林岩，姜代维，陈海玲等．国产SH系列烧结钕铁硼永磁体的性能分析 [J] ．沈阳工业大学学报，2006，28（5）：510—512． 林岩，周广旭，唐任远等．烧结钕铁硼材料的热稳定性对电机设计的影响及合理选择[J] ．沈阳工业大学学报，2007，29（6）：618—622． 周寿增．稀土永磁材料及其应用［M］．北京：冶金工业出版社，1999：349．

The reaearch progress of the NdFeB rare earth permanent magnets materials Deng Shaojie

The research institute of industrial and equipment technology As the third generations of rare earth permanent magent material，the NdFeB magnets possess better integrated magnetic properties by now.The development prospects of NdFeB permanent magnet materials and the problems in development was discussed.The production and application status of NdFeB permanent magnet materials was summarized and analyzed focusing on application field.The reaearch progress and applicantion fields of the NdFeB magnets are reviewed.The property and advanced production technologies of NdFeB magnets are introduced.Throughout the full，It is show that NdFeB permanent magnet materials have been stepping into a new stage of development，and the future is bright.Rare earth permanent magent material，NdFeB，Magnetic property，Production technology