稀土材料报告

稀土材料报告

工学院2012级——郑重 2012年10月28日

概况：稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料，它比十九世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍，比铁氧体、铝镍钴性能优越得多，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。由于稀土永磁材料的使用，不仅促进了永磁器件向小型化发展，提高了产品的性能，而且促使某些特殊器件的产生，所以稀土永磁材料一出现，立即引起各国的极大重视，发展极为迅速。我国研制生产的各种稀土永磁材料的性能已接近或达到国际先进水平。

20世纪60年代末稀土永磁材料问世以来，稀土元素在磁性材料中的应用日益增加，现已有铈、镨、钕、钐和镝等元素用于永磁材料，而且品种和性能都在不断发展和提高。随着现代工业和技术的发展，对稀土永磁材料的要求量也越来越大。距统计，目前全世界稀土永磁材料的年产量已超过30000吨。

一、稀土永磁材料

从广义上讲，所有能被磁场磁化、在实际应用中主要利用材料所具有的磁特性的一类材料成为磁性材料。它包括硬磁材料、软磁材料、半硬磁材料、磁致伸缩材料、磁光材料、磁泡材料和磁制冷材料等，其中用量最大的是硬磁材料和软磁材料。硬磁材料和软磁材料的主要区别是硬磁材料的各向异性场高、矫顽力高、磁滞回线面积大、技术磁化到饱和需要的磁场大。由于软磁材料的矫顽力低，技术磁化到饱和并去掉外磁场后，它很容易退磁，而硬磁材料由于矫顽力较高，经技术磁化到饱和并去掉磁场后，它仍然长期保持很强的磁性，因此硬磁材料又称为永磁材料或恒磁材料。古代，人们利用矿石中的天然磁铁矿打磨成所需要的形状，用来指南或吸引铁质器件，指南针是中国古代四大发明之一，对人类文明和社会进步做出过重要贡献。近代，磁性材料的研究和应用始于工业革命之后,并在短时间内得到迅速发展。现今,对磁性材料的研究和应用无论在广度或者深度上都是以前无可比拟的,各类高性能磁性材料，尤其是稀土永磁材料的开发和应用对现代工业和高新技术产业的发展起着巨大的推动作用。

永磁材料的主要性能是由以下几个参数决定的

1.最大磁能积：最大磁能积是退磁曲线上磁感应强度和磁场强度乘积的最大值。这个值越大，说明单位体积内存储的磁能越大，材料的性能越好。

2.饱和磁化强度：是永磁材料极为重要的参数。永磁材料的饱和磁化强度越高，它标志着材料的最大磁能积和剩磁可能达到的上限值越高。

3.矫顽力：铁磁体磁化到饱和后，使它的磁化强度或磁感应强度降低到零所需要的反向外磁场称为矫顽力。它表征材料抵抗退磁作用的本领。

4.剩磁：铁磁体磁化到饱和并去掉外磁场后，在磁化方向保留的剩余磁化强度或剩余磁感应强度称为剩磁。

5.居里温度：强铁磁体由铁磁性和亚铁磁性转变为顺磁性的临界温度称为居里温度或居里点。居里温度高标志着永磁材料的使用温度也高。 二、稀土永磁材料分类?? 1．稀土钴永磁材料，包括稀土钴（1-5型）永磁材料SmCo5和稀土钴（2-17型）永磁材料Sm2Co17两大类。

??2．稀土钕永磁材料，NdFeB永磁材料。

??3．稀土铁氮（RE-Fe-N系）或稀土铁碳（RE-Fe-C系）永磁材料。

三、稀土永磁材料制备工艺分类

??1．粉末冶金烧结工艺制备的烧结磁体； ??2．还原扩散制粉或氢碎处理粉末及粉末冶金烧结工艺制备的烧结磁体； ??3．快速凝固制粉或氢碎制粉（HDDR），粉末模压粘结工艺制备的粘结磁体；

??4．快速凝固制粉或氢碎（HDDR）粉末的注射工艺制备的注射磁体； ??5．快速凝固制粉或氢碎（HDDR）粉末的热压法制备的热压磁体； ??6．用热压磁体再进行热变形压工艺制备的各向异性热变形压磁体； ??7．将热变形压磁体磨制成粉，再采用模压或注射等方法制备成各向异性粘结磁体。

四、稀土永磁材料的主要应用

永磁体最基本的作用是在某一特定的空间产生一恒定的磁场，维持此磁场并不需要任何外部电源。标志永磁材料好坏的参数有许多，最重要的是最大磁能积(BH)max，磁能积越大，材料每单位体积所产生外磁场的能量就越大。目前商品NdFeB永磁材料的最大磁能积已达到：50MGOe。由于稀土永磁材料的高磁能积和高矫顽力等优异的特性，已给永磁应用带来革命性的变化，稀土永磁材料主要应用在以下几个方面： 1．机电类??

稀土永磁体的出现，意味着电机领域将引起革命性的变化。这是因为稀土永磁体没有激磁损耗，不发热，用它制造的电机优点很多。因稀土永磁电机没有激磁线圈与铁心，磁体体积较原来磁场极所占空间小，没有损耗，不发热，因此为得到同样输出功率整机的体积，重量可减小30%以上，或者同样体积、重量，输出功率大50%以上。 永磁电机，尤其是微电机，每年世界产量约几亿台之多，主要用在汽车、办公自动化设备和家用电器中。所使用的多为高性能的铁氧体和稀土永磁体。 今后稀土永磁电机的最大市场之一将是汽车工业。钕铁硼永磁材料性能优异，用于制造电机，可以实现汽车电机“钕铁硼化”。在汽车方面，只有

用小马达，才能降低汽车重量，增加舒适感，提高安全性，降低尾气排放，提高汽车的整体性能，目前用量最大的是启动电机。电机是汽车中不可缺少的部件，汽车上电机数量在逐年增加。一般汽车上有8～18台，高级轿车多达40～50台，随着汽车工业的发展，汽车电机的需求是巨大的。高磁能积的稀土永磁体体积小，却能较铁氧体产生大得多的动力，因此提高了电效率。通过使用稀土磁体减少重量和尺寸，可以节约更多的燃料和增加设计的灵活性。

2．稀土永磁材料在医疗中的应用（如核磁共振等等） 3．磁选机

一般的磁选机有永磁式和电磁式两种，以前，永磁式磁选机的磁体多用铁氧体。稀土永磁出现后，设计并制造了各种型号和类型的永磁磁选机，尤其是在中高磁场磁选机中，必须用稀土永磁体。 4．计算机及外围设备

??在计算机中使用的稀土永磁材料最多的器件是磁盘驱动电机（VCM），另一种是数据输出打印机电机。 5．各种仪表

??使用永磁体的仪表种类很多，如磁电式仪表、计数器等。 6．扬声器和耳机

??扬声器和耳机是永磁体传统应用领域。扬声器有外磁式和内磁式二种，稀土永磁出现后在同样输出功率与音质下，扬声器被做得非常小，目前稀土永磁扬声器和耳机已应用到高级随身听。 7．微波器件

??在微波领域中，微波管、毫波管发生器或放大器需要稳定磁场。稀土永磁体在此中主要起电子运动的聚集作用。

现在稀土永磁材料已成为电子技术通讯中的重要材料，用在人造卫星，雷达等方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。目前稀土永磁应用已渗透到汽车、家用电器、电子仪表、核磁共振成像仪、音响设备、微特电机、移动电话等方面。在医疗方面，运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法”，使得疗效大为提高，从而促进了“磁穴疗法”的迅速推广。在应用稀土的各个领域中，稀土永磁材料是发展速度最快的一个。它不仅给稀土产业的发展带来巨大的推动力，也对许多相关产业产生相当深远的影响。

五、稀土材料发展前景

目前，我国烧结钕铁硼永磁材料的产量已经居世界第一位，是真正的生产大国。但国内钕铁硼永磁材料在产品性能方面与国外相比还有较大的差距，主要表现为材料的热稳定性、抗氧化性未彻底解决；产品磁性能也不太稳定，分散性大；永磁体加工、充磁技术工艺等仍不过关，这些都急需进一步的探索。应该充分利用我国的稀土资源、人力资源优势。加大技术研发的力度。

随着科技的不断进步，烧结钕铁硼永磁材料的应用领域也在不断拓展，对于生产企业而言，一方面应该改善磁体生产工艺，力争将产品的性能提得更高，更稳定；另一方面还要致力于开拓更大的应用市场。这就不仅需要生产企业提供好的产品，还要提供相应的技术支持，增加企业自身的竞争力，以更好地为烧结钕铁硼永磁材料的应用企业服务，从而促进钕铁硼及相关产业的可持续发展。

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