《稀土磁性材料》PPT课件.ppt
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1、v一、一、概述概述v二、二、RE2Fe14B系合金的磁性能系合金的磁性能v三、三、RE2Fe14B系合金的成分与性能系合金的成分与性能v四、四、RE2Fe14B化合物的磁矩和磁极化化合物的磁矩和磁极化强度强度2.6 稀土钕铁硼永磁材料稀土钕铁硼永磁材料一、概述一、概述v市场需求:市场需求:Fe代代Co,储量丰富的,储量丰富的Nd取代取代资源稀少的资源稀少的Sm。v企业:中科三环、宁波韵升、安泰科技、企业:中科三环、宁波韵升、安泰科技、运城恒磁、成都银河运城恒磁、成都银河v特点:特点:不但磁能积高,而且低能耗、低密不但磁能积高,而且低能耗、低密度、机械强度高。度、机械强度高。v广泛应用领域:电动
2、机、电声器件、计算广泛应用领域:电动机、电声器件、计算机、磁共振成像、磁选、磁分离、磁悬浮机、磁共振成像、磁选、磁分离、磁悬浮等。等。vRE的亚晶格具有很强的磁晶各向异性,的亚晶格具有很强的磁晶各向异性,3d族族元素具有很高的饱和元素具有很高的饱和Ms和高的和高的Tc,二者的结,二者的结合有望得到综合性很好的永磁合金。合有望得到综合性很好的永磁合金。vRE-CoRE-Fe(REFe2,RE6Fe23,RE2Fe17)v RE2Fe17的的Tc过低而不能实现永磁体。过低而不能实现永磁体。因为因为RE-Fe中中FeFe原子之间的距离太近原子之间的距离太近Fe的局域性较强,受周围近邻原子数和原子间的
3、局域性较强,受周围近邻原子数和原子间距的影响较大,最终导致合金的距的影响较大,最终导致合金的Tc点低。点低。发展思路发展思路v第三种元素,尤其是原子半径小的元素第三种元素,尤其是原子半径小的元素B、C等,可成为等,可成为RE-Fe化合物的固溶元化合物的固溶元素,存在于晶格中,从而改变了素,存在于晶格中,从而改变了Fe-Fe的的距离和距离和Fe原子周围环境及近邻原子数,原子周围环境及近邻原子数,最终导致居里温度的提高和永磁性能的最终导致居里温度的提高和永磁性能的改善。改善。室温下室温下 RECo5、RE2Co17、RE2Fe17和和RE2Fe14B相饱和磁化强度相饱和磁化强度二、二、RE2Fe1
4、4B系合金的磁性能系合金的磁性能vNdFeB 晶体结构是四方晶系。晶体结构是四方晶系。vTc=312vHA=5840kA/mv(BH)m=512kJ/mv当当RE为为Pr、Nd和和Sm时,化合物有最高时,化合物有最高的饱和磁化强度,其中的饱和磁化强度,其中Nd2Fe14B最高,最高,为,其为,其(BH)m=512kJ/m3,HA=5840kA/m,Tc=312v为了进一步提高为了进一步提高Nd-Fe-B 永磁材料的磁永磁材料的磁性能,在三元的基础上引入第四个元素。性能,在三元的基础上引入第四个元素。vNd-Fe-T-B(T=Cr,Mn,Co,Ni,Al)vNd(Pr,Ce)-Fe-B vMM-
5、Fe-BvNd(Pr,Ce)-Fe-B Si(Al)vNdDy(FeCoBMx)系合金(系合金(M=Al,Ga)v这些元素的硬磁性相均有这些元素的硬磁性相均有RE2Fe14B。v三元三元NdFeB永磁材料的成分永磁材料的成分三、三、RE2Fe14B系合金的成分与性系合金的成分与性能能Nd15Fe77B8v由于富由于富Nd和富和富B都是非铁磁性的。随着富钕都是非铁磁性的。随着富钕和富硼相数量的增加,合金的和富硼相数量的增加,合金的Ms和和Br要降要降低。(通过实验确定最佳的含量比)低。(通过实验确定最佳的含量比)v1.Nd含量对三元含量对三元NdFeB磁性能的影响磁性能的影响 v当当Nd的含量过
6、高时,形成过多的富钕相或的含量过高时,形成过多的富钕相或形成非磁性的形成非磁性的Nd2O3,起到磁稀释导致起到磁稀释导致Br降降低。若低。若Nd的含量过低,的含量过低,Nd12,Br也也急剧下降。急剧下降。v这与烧结时合金的收缩量少,合金的密度这与烧结时合金的收缩量少,合金的密度过低以及有块状的过低以及有块状的-Fe相析出有关。相析出有关。vHc随随Nd含量的增加而增加,当含量高于含量的增加而增加,当含量高于36时开始下降。(与晶粒长大有关)时开始下降。(与晶粒长大有关)2.B含量对三元含量对三元NdFeB磁性能的影响磁性能的影响vB是促进是促进NdFeB四方相形成的关键元素。四方相形成的关键
7、元素。vB5时主要以主要以Nd2Fe17形式存在,形式存在,Hc和和Br都很低。都很低。vB68时得到最佳的得到最佳的Hc和和Br。3.NdFeB的磁能积和成分的关系的磁能积和成分的关系4.Fe含量对含量对NdFeB永性能的影响永性能的影响小小 结结v1.为获得高为获得高Hc的的NdFeB,除除B含量适含量适当()外,可适当提高当()外,可适当提高Nd的的含量。(可提高含量。(可提高1415,注意,注意烧结温度,避免晶粒长大)烧结温度,避免晶粒长大)v2.为获得高的为获得高的(BH)m,应尽可能使,应尽可能使B和和Nd的含量向的含量向Nd2Fe14B四方相的成四方相的成分靠近,尽可能提高合金的
8、分靠近,尽可能提高合金的Fe含量。含量。v以RE2Fe14B化合物为基的永磁材料的磁极化化合物为基的永磁材料的磁极化强度强度Js是很重要的磁参量,它是该材料剩磁是很重要的磁参量,它是该材料剩磁Br的极限值,也是决定该材料磁能积极限值的极限值,也是决定该材料磁能积极限值或理论值或理论值(BH)m=Js2/4的磁学量。的磁学量。v材料具有高的材料具有高的Js是材料获得高的是材料获得高的Br和高和高(BH)m的基础。的基础。v材料的材料的Js是由原子磁矩是由原子磁矩J和分子磁矩和分子磁矩M分子分子来来决定的。决定的。四四.RE2Fe14B化合物的磁矩和磁极化化合物的磁矩和磁极化强度强度v根据稀土金属
9、间化合物的自发磁化理论,当根据稀土金属间化合物的自发磁化理论,当RE2Fe14B化合化合物中原子磁矩物中原子磁矩J存在共线关系时,则它们的原子磁矩与分子存在共线关系时,则它们的原子磁矩与分子磁矩有如下关系:磁矩有如下关系:v对于轻稀土化合物对于轻稀土化合物v对于重稀土化合物对于重稀土化合物原子磁矩原子磁矩中子衍射方法测定中子衍射方法测定能带理论计算能带理论计算Mssbauer谱实验技术测定其超精细场谱实验技术测定其超精细场Hhfv也可用磁测量的方法,测出质量饱和磁化强也可用磁测量的方法,测出质量饱和磁化强度度s,再用下式计算分子磁矩,再用下式计算分子磁矩v式中式中M分子以分子以B为单位;位;A
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