稀土永磁材料(2)

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1、稀土永磁材料摘要：本文主要介紹稀土永磁材料的性能、原理、分類(lèi)、應(yīng)用和發(fā)展前景。稀土永磁材料以其高剩磁、高矯頑力、高磁能積等優(yōu)異的綜合磁性能在通信交通醫(yī)療航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。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(lái)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，研究稀土永磁材料已經(jīng)成為一個(gè)相當(dāng)具有戰(zhàn)略性的課題。關(guān)鍵詞：稀土、永磁材料、微電子引言：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

2、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?！　‖F(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(chē)、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

3、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(lái)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。一、磁材料的原理物質(zhì)的磁性類(lèi)型主要有順磁性、反磁性和鐵磁性等。物質(zhì)分子中含有未成對(duì)電子時(shí)表現(xiàn)為順磁性，順磁性物質(zhì)在外磁場(chǎng)中能產(chǎn)生一個(gè)附加的磁場(chǎng)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的磁性，如鐵氰化鉀（赤血鹽）［K3Fe（CN）6］、硫酸亞鐵（FeSO4·H2O）等。而一些不含有未成對(duì)電子的物質(zhì)，在外磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生一個(gè)與外磁場(chǎng)反向的小磁矩，故稱(chēng)為反磁性，如食鹽（NaCl）、氧化鈣（CaO）、亞鐵氰化鉀（黃血鹽）［K4Fe（C

4、N）6］等。還有一類(lèi)物質(zhì)，它們通常是金屬或合金，屬于鐵磁性物質(zhì)。鐵磁性物質(zhì)在磁場(chǎng)作用下，原子的磁矩趨于平行排列，產(chǎn)生一個(gè)大的磁矩，在物質(zhì)內(nèi)部形成一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，這類(lèi)物質(zhì)稱(chēng)為鐵磁性物質(zhì)。最熟悉的例子有鐵、鈷、鎳以及它們的合金等。永磁材料，就是指經(jīng)過(guò)磁化以后，具有長(zhǎng)期保持磁性的物質(zhì)。1932年發(fā)現(xiàn)的鈷鐵氧體、鋇鐵氧體、鍶鐵氧體是最早使用的永磁材料。它們是以氧化鐵為主要成分的復(fù)合氧化物。（MFe2O4，M＝CO2+、Ba2+、Sr2+、Mg2+），這些鐵氧體在無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)，不顯示磁性，但當(dāng)外加磁場(chǎng)時(shí)，鐵氧體被磁化，產(chǎn)生很強(qiáng)的磁性，在移去外磁場(chǎng)后，磁性仍可保留，故稱(chēng)

5、永久磁鐵，如Co0.75Fe2.25O4等。稀土原子具有比鐵、鈷、鎳更多的未成對(duì)自旋電子，電子自旋產(chǎn)生的磁矩與電子軌道運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁矩加和起來(lái)，使稀土原子具有很高的原子磁矩，這些原子磁鐵在晶體中還可以構(gòu)成無(wú)數(shù)個(gè)小區(qū)域，在外磁場(chǎng)作用下，在這些小區(qū)域內(nèi)原子按磁矩方向排列起來(lái)，形成磁疇。這便大大加強(qiáng)了稀土合金材料的磁性。稀土永磁材料是將釤、釹混合稀土金屬與過(guò)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。二、稀土永磁材料分類(lèi)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

6、兩大類(lèi)。1968年研制出了一類(lèi)稀土鈷永磁材料，其中以SmCo5、Sm2Co17等釤鈷磁體磁性最佳。一塊火柴盒大小的稀土永磁體SmCo5可以吸起一個(gè)成年人重量的鐵物體。用這種磁體制造的電子器件，不僅體積小、重量輕，而且還大大降低了成本，故在現(xiàn)代電子通訊技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。例如可用于制造人造衛(wèi)星、雷達(dá)所用的行波管和環(huán)行器，用于制造原子鐘、微型電機(jī)、微型揚(yáng)聲器、電子手表，用于辦公室自動(dòng)化設(shè)備，如制造軟盤(pán)和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置，以及醫(yī)療磁片等。釤鈷磁體雖然具有磁能積高、居里溫度（物質(zhì)呈現(xiàn)鐵磁性的最高溫度）高（727℃）等優(yōu)點(diǎn)，但釤是比較短缺的稀土元素，在原料供應(yīng)上沒(méi)有牢靠

7、的保證。因此稀土鐵氧體磁體仍有發(fā)展?jié)摿??！　?．稀土釹永磁材料，NdFeB永磁材料。釹鐵硼（Nd2Fe14B）磁性材料是由日本住友特種金屬公司（SSMC）于1983年推出的一種新型高磁能積磁性材料。如以兆高奧為最大磁能積單位，則鐵氧體為3.7、釤鈷為21.0，而燒結(jié)Nd2Fe14B的額定值為37.0（實(shí)驗(yàn)室獲得的數(shù)據(jù)為50.6）。釹鐵硼磁體的拉伸和彎曲強(qiáng)度是釤鈷磁體的2倍，易于車(chē)削和處理，燒結(jié)產(chǎn)品的密度低，故能將磁路設(shè)計(jì)得小巧輕便。原料價(jià)格比鐵氧體高，但比釤鈷低，因此被稱(chēng)之為“磁鐵王”，具有極好的發(fā)展前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1986年在世界生產(chǎn)的磁體中，日本占42％，

8、美國(guó)為28％，西歐國(guó)家為20％，其他為10％。釹鐵硼