稀土永磁材料|應(yīng)用與分類

稀土永磁材料是將釤、釹混合稀土金屬與過渡金屬（如鈷、鐵等）組成的合金，用粉末冶金方法壓型燒結(jié)，經(jīng)磁場(chǎng)充磁后制得的一種磁性材料。
　　稀土永磁分釤鈷（SmCo）永磁體和釹鐵硼（NdFeB）系永磁體，其中SmCo磁體的磁能積在15～30MGOe之間，NdFeB系永磁體的磁能積在27～50MGOe之間，被稱為“永磁王”，是目前磁性最高的永磁材料。釤鈷永磁體，盡管其磁性能優(yōu)異，但含有儲(chǔ)量稀少的稀土金屬釤和稀缺、昂貴的戰(zhàn)略金屬鈷，因此，它的發(fā)展受到了很大限制。我國(guó)稀土永磁行業(yè)的發(fā)展始于60年代末，當(dāng)時(shí)的主導(dǎo)產(chǎn)品是釤-鈷永磁，目前釤-鈷永磁體世界銷售量為630噸，我國(guó)為90.5噸（包括SmCo磁粉），主要用于軍工技術(shù)。
　　隨著計(jì)算機(jī)、通訊等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，稀土永磁特別是NdFeB永磁產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展。
　　稀土永磁材料是現(xiàn)在已知的綜合性能最高的一種永磁材料，它比十九世紀(jì)使用的磁鋼的磁性能高100多倍，比鐵氧體、鋁鎳鈷性能優(yōu)越得多，比昂貴的鉑鈷合金的磁性能還高一倍。由于稀土永磁材料的使用，不僅促進(jìn)了永磁器件向小型化發(fā)展，提高了產(chǎn)品的性能，而且促使某些特殊器件的產(chǎn)生，所以稀土永磁材料一出現(xiàn)，立即引起各國(guó)的極大重視，發(fā)展極為迅速。我國(guó)研制生產(chǎn)的各種稀土永磁材料的性能已接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
　　現(xiàn)在稀土永磁材料已成為電子技術(shù)通訊中的重要材料，用在人造衛(wèi)星，雷達(dá)等方面的行波管、環(huán)行器中以及微型電機(jī)、微型錄音機(jī)、航空儀器、電子手表、地震儀和其它一些電子儀器上。目前稀土永磁應(yīng)用已滲透到汽車、家用電器、電子儀表、核磁共振成像儀、音響設(shè)備、微特電機(jī)、移動(dòng)電話等方面。在醫(yī)療方面，運(yùn)用稀土永磁材料進(jìn)行“磁穴療法”，使得療效大為提高，從而促進(jìn)了“磁穴療法”的迅速推廣。在應(yīng)用稀土的各個(gè)領(lǐng)域中，稀土永磁材料是發(fā)展速度最快的一個(gè)。它不僅給稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來巨大的推動(dòng)力，也對(duì)許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生相當(dāng)深遠(yuǎn)的影響。
　　二、稀土永磁材料分類??
　　1．稀土鈷永磁材料，包括稀土鈷（1-5型）永磁材料SmCo5和稀土鈷（2-17型）永磁材料Sm2Co17兩大類。
??2．稀土釹永磁材料，NdFeB永磁材料。
??3．稀土鐵氮（RE-Fe-N系）或稀土鐵碳（RE-Fe-C系）永磁材料。
　　三、稀土永磁材料制備工藝分類
??1．粉末冶金燒結(jié)工藝制備的燒結(jié)磁體；
??2．還原擴(kuò)散制粉或氫碎處理粉末及粉末冶金燒結(jié)工藝制備的燒結(jié)磁體；
??3．快速凝固制粉或氫碎制粉（HDDR），粉末模壓粘結(jié)工藝制備的粘結(jié)磁體；
??4．快速凝固制粉或氫碎（HDDR）粉末的注射工藝制備的注射磁體；
??5．快速凝固制粉或氫碎（HDDR）粉末的熱壓法制備的熱壓磁體；
??6．用熱壓磁體再進(jìn)行熱變形壓工藝制備的各向異性熱變形壓磁體；
??7．將熱變形壓磁體磨制成粉，再采用模壓或注射等方法制備成各向異性粘結(jié)磁體。
　　四、稀土永磁材料的主要應(yīng)用
??永磁體最基本的作用是在某一特定的空間產(chǎn)生一恒定的磁場(chǎng)，維持此磁場(chǎng)并不需要任何外部電源。標(biāo)志永磁材料好壞的參數(shù)有許多，最重要的是最大磁能積(BH)max，磁能積越大，材料每單位體積所產(chǎn)生外磁場(chǎng)的能量就越大。目前商品NdFeB永磁材料的最大磁能積已達(dá)到：50MGOe。由于稀土永磁材料的高磁能積和高矯頑力等優(yōu)異的特性，已給永磁應(yīng)用帶來革命性的變化，稀土永磁材料主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：
　　1．機(jī)電類??
　　稀土永磁體的出現(xiàn)，意味著電機(jī)領(lǐng)域?qū)⒁�起革命性的變化。這是因?yàn)橄⊥劣来朋w沒有激磁損耗，不發(fā)熱，用它制造的電機(jī)優(yōu)點(diǎn)很多。因稀土永磁電機(jī)沒有激磁線圈與鐵心，磁體體積較原來磁場(chǎng)極所占空間小，沒有損耗，不發(fā)熱，因此為得到同樣輸出功率整機(jī)的體積，重量可減小30%以上，或者同樣體積、重量，輸出功率大50%以上。
　　永磁電機(jī)，尤其是微電機(jī)，每年世界產(chǎn)量約幾億臺(tái)之多，主要用在汽車、辦公自動(dòng)化設(shè)備和家用電器中。所使用的多為高性能的鐵氧體和稀土永磁體。
　　今后稀土永磁電機(jī)的最大市場(chǎng)之一將是汽車工業(yè)。釹鐵硼永磁材料性能優(yōu)異，用于制造電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)汽車電機(jī)“釹鐵硼化”。在汽車方面，只有用小馬達(dá)，才能降低汽車重量，增加舒適感，提高安全性，降低尾氣排放，提高汽車的整體性能，目前用量最大的是啟動(dòng)電機(jī)。電機(jī)是汽車中不可缺少的部件，汽車上電機(jī)數(shù)量在逐年增加。一般汽車上有8～18臺(tái)，高級(jí)轎車多達(dá)40～50臺(tái)，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車電機(jī)的需求是巨大的。高磁能積的稀土永磁體體積小，卻能較鐵氧體產(chǎn)生大得多的動(dòng)力，因此提高了電效率。通過使用稀土磁體減少重量和尺寸，可以節(jié)約更多的燃料和增加設(shè)計(jì)的靈活性。
　　2．稀土永磁材料在醫(yī)療中的應(yīng)用（如核磁共振等等）
　　3．磁選機(jī)
　　一般的磁選機(jī)有永磁式和電磁式兩種，以前，永磁式磁選機(jī)的磁體多用鐵氧體。稀土永磁出現(xiàn)后，設(shè)計(jì)并制造了各種型號(hào)和類型的永磁磁選機(jī)，尤其是在中高磁場(chǎng)磁選機(jī)中，必須用稀土永磁體。
　　4．計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備
??在計(jì)算機(jī)中使用的稀土永磁材料最多的器件是磁盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)（VCM），另一種是數(shù)據(jù)輸出打印機(jī)電機(jī)。
　　5．各種儀表
??使用永磁體的儀表種類很多，如磁電式儀表、計(jì)數(shù)器等。
　　6．揚(yáng)聲器和耳機(jī)
??揚(yáng)聲器和耳機(jī)是永磁體傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。揚(yáng)聲器有外磁式和內(nèi)磁式二種，稀土永磁出現(xiàn)后在同樣輸出功率與音質(zhì)下，揚(yáng)聲器被做得非常小，目前稀土永磁揚(yáng)聲器和耳機(jī)已應(yīng)用到高級(jí)隨身聽。
　　7．微波器件
??在微波領(lǐng)域中，微波管、毫波管發(fā)生器或放大器需要穩(wěn)定磁場(chǎng)。稀土永磁體在此中主要起電子運(yùn)動(dòng)的聚集作用。