走近稀土磁體
佚名 于 2005.08.24 12:50:17 | 源自:未明 | 版權:轉載 | 平均/總評分:10.00/10

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常常見到某喇叭采用了某某稀土材料采用了某某釹鐵硼磁體,那么到底這些售價昂貴的材料比起傳統的鐵氧磁體優勢在哪?那就是鐵氧磁體根本沒法比的高磁能,一塊小小稀土磁體,比體積大數倍甚至數十倍傳統的“磁鐵”“磁力”還要強大。在磁技術發展過程當中,稀土材料的誕生為世界帶來了巨大改變。

  • 一、稀土永磁材料

    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,經磁場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,盡管其磁性能優異,但含有儲量稀少的稀土金屬釤和稀缺、昂貴的戰略金屬鈷,因此,它的發展受到了很大限制。我國稀土永磁行業的發展始于60年代末,當時的主導產品是釤-鈷永磁,目前釤-鈷永磁體世界銷售量為630噸,我國為90.5噸(包括SmCo磁粉),主要用于軍工技術。
    隨著計算機、通訊等產業的發展,稀土永磁特別是NdFeB永磁產業得到了飛速發展。
    稀土永磁材料是現在已知的綜合性能最高的一種永磁材料,它比十九世紀使用的磁鋼的磁性能高100多倍,比鐵氧體、鋁鎳鈷性能優越得多,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,不僅促進了永磁器件向小型化發展,提高了產品的性能,而且促使某些特殊器件的產生,所以稀土永磁材料一出現,立即引起各國的極大重視,發展極為迅速。我國研制生產的各種稀土永磁材料的性能已接近或達到國際先進水準。
    現在稀土永磁材料已成為電子技術通訊中的重要材料,用在人造衛星,雷達等方面的行波管、環行器中以及微型電機、微型錄音機、航空儀器、電子手表、地震儀和其它一些電子儀器上。目前稀土永磁應用已滲透到汽車、家用電器、電子儀表、核磁共振成像儀、音響裝置、微特電機、移動電話等方面。在醫療方面,運用稀土永磁材料進行“磁穴療法”,使得療效大為提高,從而促進了“磁穴療法”的迅速推廣。在應用稀土的各個領域中,稀土永磁材料是發展速度最快的一個。它不僅給稀土產業的發展帶來巨大的推動力,也對許多相關產業產生相當深遠的影響。

    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.粉末冶金燒結工藝制備的燒結磁體;
    2.還原擴散制粉或氫碎處理粉末及粉末冶金燒結工藝制備的燒結磁體;
    3.快速凝固制粉或氫碎制粉(HDDR),粉末模壓粘結工藝制備的粘結磁體;
    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磁體。

    四、稀土永磁材料的主要應用

    永磁體最基本的作用是在某一特定的空間產生一琠w的磁場,維持此磁場并不需要任何外部電源。標志永磁材料好壞的參數有許多,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生外磁場的能量就越大。目前商品NdFeB永磁材料的最大磁能積已達到:50MGOe。由于稀土永磁材料的高磁能積和高矯頑力等優異的特性,已給永磁應用帶來革命性的變化,稀土永磁材料主要應用在以下幾個方面:

    1.機電類
    稀土永磁體的出現,意味著電機領域將引起革命性的變化。這是因為稀土永磁體沒有激磁損耗,不發熱,用它制造的電機優點很多。因稀土永磁電機沒有激磁線圈與鐵心,磁體體積較原來磁場極所占空間小,沒有損耗,不發熱,因此為得到同樣輸出功率整機的體積,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,尤其是微電機,每年世界產量約幾億臺之多,主要用在汽車、辦公自動化裝置和家用電器中。所使用的多為高性能的鐵氧體和稀土永磁體。
    今后稀土永磁電機的最大市場之一將是汽車工業。釹鐵硼永磁材料性能優異,用于制造電機,可以實現汽車電機“釹鐵硼化”。在汽車方面,只有用小馬達,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電機。電機是汽車中不可缺少的部件,汽車上電機數量在逐年增加。一般汽車上有8∼18臺,高級轎車多達40∼50臺,隨著汽車工業的發展,汽車電機的需求是巨大的。高磁能積的稀土永磁體體積小,卻能較鐵氧體產生大得多的動力,因此提高了電效率。通過使用稀土磁體減少重量和尺寸,可以節約更多的燃料和增加設計的靈活性。

    2.稀土永磁材料在醫療中的應用

    3.磁選機
    一般的磁選機有永磁式和電磁式兩種,以前,永磁式磁選機的磁體多用鐵氧體。稀土永磁出現后,設計并制造了各種型號和類型的永磁磁選機,尤其是在中高磁場磁選機中,必須用稀土永磁體。

    4.計算機及外圍裝置
    在計算機中使用的稀土永磁材料最多的器件是磁片驅動電機(VCM),另一種是數據輸出打印機電機。

    5.各種儀表
    使用永磁體的儀表種類很多,如磁電式儀表、計數器等。

    6.揚聲器和耳機
    揚聲器和耳機是永磁體傳統應用領域。揚聲器有外磁式和內磁式二種,稀土永磁出現后在同樣輸出功率與音質下,揚聲器被做得非常小,目前稀土永磁揚聲器和耳機已應用到高級隨身聽。

    7.微波器件
    在微波領域中,微波管、毫波管發生器或放大器需要穩定磁場。稀土永磁體在此中主要起電子運動的聚集作用。

    五、稀土永磁材料現狀及未來發展趨勢

    近年來稀土永磁材料在國內的應用發展很快,目前已應用于一般電機、大電機如磁力泵、磁選裝置、永磁吊車和家用電器等方面。但與西方國家相比,我國生產的釹鐵硼磁體,包括出口,用得最多的是音響器件(中國是全球最大的揚聲器生產者,國產釹鐵硼有近一半用于制造揚聲器),其次是電機和油井除蠟器。而在音圈馬達等國外用量最多的領域,我國的應用還很少。其原因在于這兩個應用領域所用的磁體,不僅要求磁性能高,均勻性、一致性好,而且要求加工精度高,鍍層質量好,國內大多數廠家的產品難于滿足上述使用要求。

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