钕铁硼磁性材料知识.docx
- 文档编号:1508566
- 上传时间:2022-10-22
- 格式:DOCX
- 页数:83
- 大小:2.74MB
钕铁硼磁性材料知识.docx
《钕铁硼磁性材料知识.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钕铁硼磁性材料知识.docx(83页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
钕铁硼磁性材料知识
钕铁硼磁性材料知识
培训资料
广东富远稀土新材料股份有限公司
二○一○年十月一日
本公司职工上岗培训材料
钕铁硼磁性材料知识
广东富远稀土新材料股份有限公司
组织编写
技术部
编写:
韩旗英
目 录
第一章磁性材料简介3
一、磁性材料的分类3
二、磁性材料参数5
三、磁性材料发展简史8
四、各种永磁产品的性能比较9
五、各种永磁产品的磁能积和性价比10
六、磁性材料标准汇编10
七、稀土永磁材料的开发年表12
第二章钕铁硼磁性材料22
一、钕铁硼特性与分类22
二、钕铁硼专利情况23
三、钕铁硼永磁体常用的衡量指标26
四、钕铁硼牌号表示方法28
五、钕铁硼产品标准性能指标28
六、分析检测方法29
七、磁铁的充磁、存放、运输和使用安全注意事项31
第三章生产工艺33
一、烧结钕铁硼的组成成份33
二、烧结钕铁硼的相33
三、添加合金元素对钕铁硼性能的影响35
四、钕铁硼主要原辅材料37
五、生产方法38
六、烧结方式39
七、生产过程概述41
(一)配料42
(二)熔炼43
(三)制粉46
(四)成型50
(五)烧结52
(六)深加工55
四、关键技术59
八、生产成本61
九、环境保护62
十、清洁生产64
十一、安全生产64
第四章生产设备66
一、熔炼设备66
二、制粉设备66
三、成型设备67
四、烧结设备67
五、制氮机67
六、其它设备68
第五章钕铁硼应用现状70
一、应用领域70
二、发展现状74
三、存在问题78
第六章主要生产厂家及产能80
第一章磁性材料简介
一切物质是由原子组成的,而原子又是由原子核和核外电子组成的。
原子核和电子均由于运动而产生磁矩,但原子核的磁矩远小于电子磁矩,所以原子磁矩主要来源于电子磁矩,并且电子磁矩有包括电子轨道磁矩和电子自旋磁矩。
量子力学表明,原子的核外一般分布有若干个电子,并且当电子分布在几个层次上时,由于内层电子之间的磁矩相互抵消,所以只有外层电子才对原子磁矩起作用。
而只有3d过渡族金属和La系稀土金属等一些元素在一部分电子磁矩抵消以后,还剩余一部分电子磁矩没有被抵消。
这样,这些元素原子具有总的原子磁矩。
在此基础之上,由于“交换作用”的机理,这些原子磁矩得以按相同方向整齐排列起来,整个物体也就有了磁性。
当然,抵消以后由于原子磁矩大小的不同,最终磁体显示的磁性强弱也不同。
由于原子所带电子数不同(电子壳层结构不一样),使物质具有各种不同的性质。
物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。
铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质,抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质。
从磁性来分类,物质大致可分为非磁性物质和磁性物质两种。
磁性物质的原子具有原子磁距µ原子,在通常情况下,由于这些µ原子是杂乱无章分布的,所以在宏观上不显示磁性。
当有外磁场存在时,这些µ原子磁距就会沿着磁场方向一致排列起来,对外界就显示很强的磁性,所以这类物质统称为磁性物质。
非磁性物质原子磁距为零(µ原子=0),所以有磁场或无磁场它均不显示磁性,一般把这类物质叫做非磁性物质。
一、磁性材料的分类
磁性材料主要是指由过度元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。
磁性材料的种类很多,有不同的分类方法,
1、按材料组分可分为:
金属(如电工钢、坡莫合金、铝镍钴永磁、稀土钴永磁、钕铁硼永磁等)和非金属(铁氧体等(Ferrite))两类。
铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。
铁氧体磁性材料按其晶体结构可分为:
尖晶石型(MFe2O4);石榴石型(R3Fe5O12);磁铅石型(MFe12O19);钙钛矿型(MFeO3)。
其中M指离子半径与Fe2+相近的二价金属离子,R为稀土元素。
按铁氧体的用途不同,又可分为软磁、硬磁、矩磁和压磁等几类。
2、按材料的性质可分为:
软磁材料(矫顽力≤1kA/m)(如电工钢、坡莫合金、软磁铁氧体等)、硬(永)磁材料(矫顽力>1kA/m)(如铝镍钴永磁(ALNiCO)、稀土钴永磁(SmCo)、钕铁硼永磁(Nd2Fe14B)、铁氧体永磁等)和功能磁性材料(如磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、磁光性薄膜材料等)。
这是由于原子磁距的大小不一样及内部结构不同,使磁性物质的磁性能有很大的区别。
软磁材料:
磁性物质在外磁场中会显示很强的磁性,但当外磁场去掉后,它又没有磁性了,这种材料多用来作导磁材料用,如变压器铁芯、磁路轭铁等。
常见的有硅(矽)钢片(含硅1~4%)、工业纯铁、低碳钢、铁钴、铁镍合金等。
因材质是软的,通常称为软磁材料。
硬磁材料:
磁性物质在外磁场中会显示磁性,被磁化后,去掉外磁场它仍保留一部分磁性,也就是说在没有磁场存在时,它仍有一定的磁性,要使这部分磁性去掉,则必须在原磁化方向上施加一与该材料内禀矫顽力相等的反向磁场,这时该材料便不显示磁性了,也就是说这种材料的磁性较硬,不加反向磁场它的磁性不会去掉,再者这类材料的材质都比较硬,故叫它为硬磁材料,但它具有永久保留磁性的特性,所以通常也叫永磁材料或恒磁材料。
永磁材料有天然的和人工制造的两种。
天然的叫磁石,即是铁磁矿石,它具有微弱的磁性,我们的祖先利用它做成指南针,这是人类最早利用永磁的发明。
软磁材料按其组分分为A类—铁、B类—低碳软钢……I类—非晶软材料等9类;永(硬)材料按其组分分为Q类—磁致伸缩合金、R类永(硬)磁合金……T类—其他永(硬)磁材料(马氏体钢)等4类,粘结永(硬)磁材料按其制造工艺归在永(硬)磁材料的U类。
以上依据GB/T21219-2007/IEC60404-8-1:
2000磁性材料分类标准。
3、按生产工艺可分为:
热轧、冷轧、铸造、烧结、粘结等磁性材料。
4、从应用功能上分为:
软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种类。
软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料中既有金属材料又有铁氧体材料;而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了,因为金属在高频和微波频率下将产生巨大的涡流效应,导致金属磁性材料无法使用,而铁氧体的电阻率非常高,将有效的克服这一问题、得到广泛应用。
5、磁性材料从形态上分为:
粉体材料、液体材料、块体材料、薄膜材料等。
我国稀土永磁产量结构:
二、磁性材料参数
反应磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。
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。
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。
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ξ=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/ξ(类似于欧姆定律),其中F是磁动势,ξ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。
顺磁性材料:
磁导率略大于1的材料。
铁磁材料:
磁导率远大于1(几十到几千)且显示磁滞现象的材料。
永磁材料:
具高矫顽力的磁性材料。
永磁材料磁化时需较强的外磁场,且被磁化后磁性不容易消失,可对外部空间提供稳定磁场。
常用磁学量的SI与CGS单位制的换算
磁学量名称
磁学量符号
CGS单位
SI单位
换算比(SI单位的数值乘以此数即得CGS单位数值)
磁极强度
m
韦(Wb)
108/
磁通
φ
麦克斯韦(韦伯)
韦(Wb)
108
磁矩
磁矩
安/米2(A/m2)
103
磁通密度或
磁感应强度
B
高斯(GS)
韦/米2或特[斯拉](Wb/m2或T)
104
磁场强度
H
奥斯特(Oe)
安/米(A/m)
1/79.6
磁动势
磁通势
F、Fm
奥·厘米(Oe·cm)
安匝(A)
/10
磁化强度
M
高斯(GS)
安/米(A/m)
10-3
相对磁化率
相对导磁率
1
退磁因子
N(CGS)、D(SI)
真空导磁率
1
磁阻
Rm
(奥·厘米)/麦克斯韦
安匝/韦(A/Wb)
·10-9
磁晶各向异性常数
erg/
焦/米3(J/m3)
10
磁能积
(B·H)
高·奥(GOe)
焦/
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钕铁硼 磁性材料 知识