《稀土磁性材料论》word版

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1、稀土磁性材料研究现状稀土磁性材料研究现状摘要：材料是社会技术进步的物质基础与先导。现代高技术的发展，更是紧密依赖与材料的发展。稀土元素因其独特的电、光、磁、热性能而被人们称为新材料的“宝库”，是国内外科学家，尤其是材料专家最关注的一组元素。目前，稀土磁性材料作为一组重要的稀土新材料，在国内外的研究已初具规模，这些新材料的应用不仅极大地改造和提升了传统产业，而且构成了当今世界先导型、知识型产业的核心竞争力。为此，加强稀土磁性材料的研发，大力扶持国内稀土产业将变得尤为重要。关键词：稀土、磁性材料、研究现状、发展趋势一、

2、各种稀土磁性材料的简单论述1.1、稀土永磁材料稀土由于其独特的4f电子层结构，可以在一些与3d元素化合物组合成的晶体结构中形成单轴磁各向异性，而具有十分优异的超常磁性能。表1列出了各类稀土永磁体与传统的铁氧体、铝镍钴永磁体的磁性能，显然稀土永磁体比传统永磁体具有高得多的磁性能。表1各类永磁体的磁性能永磁体最大磁能积（MGOe）备注铁氧体4.6铝镍钴11SmCo522Sm2(Co,Cu,Fe,Zr)1732Nd2Fe14B56理论值64Sm2(Fe,Co)17N346.5[1]理论值62纳米晶双相稀土永磁体25[2]

3、理论值120[2]稀土永磁体中，钕铁硼的磁能积最高，但它的居里温度低，工作温度低，温度系数高。虽然现在已开发出工作温度达到200℃-8-稀土磁性材料研究现状的钕铁硼，但在许多地方还是不能替代工作温度高，温度系数低的钐钴永磁。现已开发出工作温度可达400℃、500℃的Sm2(Co,Cu,Fe,Er)17磁体[3]。10年前发明的稀土—铁—氮永磁材料，理论磁能积与钕铁硼接近，但居里温度高，温度系数小，耐腐蚀性能好，与粘结磁体中使用的快淬钕铁硼相比，具有很强的竞争力。其中的NdFe12Nx永磁是我国科学家杨应昌院士发明的

4、[4]，其NdFe12Nx实验室样品的磁能积已达到22MGOe，超过MQ-2钕铁硼磁粉。纳米晶双相交换耦合稀土永磁材料是高磁晶各向异性的稀土永磁相与高饱和磁化强度的软磁相在纳米尺度内交换耦合而获得兼具二者优点的复合永磁材料，理论计算表明，纳米稀土复合永磁体的最大磁能积远远超过钕铁硼，如表2所示。表2纳米双相稀土永磁体的理论磁能积永磁体最大磁能积（MGOe）Nd2Fe14B+α-Fe100Sm2Fe17N3+α-Fe110Sm2Fe17N3+Fe65Co35120目前，实验结果已证明交换耦合的存在，但实际达到的磁能积

5、远低于理论值，如Nd7Fe89B4和Sm7Fe93N的磁能积分别达到20.6和25MGOe[2]，“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，最大磁能积超过100MGOe的稀土新一代磁体，乃是科技工作者的努力方向。科学技术是第一生产力。最近有报道，日本三荣化成用新技术研究开发出磁能积破记录的各类稀土永磁体[5]，如表3所示。表3三荣化成开发的稀土永磁体永磁体最大磁能积（MGOe）稀土永磁体69.5烧结钕铁硼54.7注射成型钕铁硼粘结磁体17.9压制成型钕铁硼粘结磁体24.9-8-稀土磁性材料研究现状稀土永磁在VCM（音圈电

6、机），MRI（磁共振），永磁电机（汽车电机，步进电机，微型电机等），计算机主机及外设，办公自动化设备（复印机、传真机、手机、视频及程会议系统等），空调，冰箱，数码相机，音响，磁力器械，智能公路等各个领域有着广泛的应用。钕铁硼永磁自83年问世以来的18年中一直保持着年均增长30%以上的发展速度，这是值得关注和倾注力量的高技术产品。1.2、稀土超磁致伸缩材料一些稀土元素与Fe形成的金属间化合物REFe2具有比Fe及Fe,Ni,Co合金等传统材料大得多（高几十倍）的磁致伸缩系数λ。但是，REFe2的磁晶各向异性能相当大，

7、这使得达到材料的饱和磁化状态所需的外磁场相当高。为此把磁晶各向异性常数K值反向的两种REFe2材料组合起来，而形成赝二元化合物，如（Tb1-xDyx）Fe2,(Tb1-xHox)Fe2,(Sm1-xDyx)Fe2,(Sm1-xHox)Fe2,(Tb1-x-yDyxHoyFe2)等，K值大为降低，从而降低饱和磁化所需外场，给实用以方便。这些化合物中以Tb1-xDyxFe2(0.68≤x≤0.73)的λ值最大，常称为Terfenol-D。这些材料的应用特性正随应用的开发和发展而不断发展。稀土超磁致伸缩材料的电——机械能

8、转换功能远优于其他材料：它的应变值最高，能量密度最大，响应快，精度高，可靠性高而运转能力大，可用于小型和微型大功率精密控制换能器，如大功率发射型声纳，大功率超声换能器，微型大功率低频电声设备，精密定位系统，传感器等，在军事，航天航空、海洋、地质、石油、化工、制造自动化、计算机、光通讯等领域已经获得应用。1.3、磁光材料一些稀土元素掺入光学玻璃化合物晶体、合金