第三节永磁体的种类及其主要磁性能_永磁发电机机理、设计及应用（第2版）-QQ阅读男生玄幻网

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第三节永磁体的种类及其主要磁性能

1.永磁体的种类

自1900年发现钨钢可以被磁化成永磁体之后，人们不断地研发出新的永磁体以满足社会生产的需要。经过百余年研究、发展使永磁材料不断创新，永磁体的磁综合性能不断提高。

永磁体发展到现在，基本上可以分为6类。

（1）铝镍钴、铁铬钴类永磁体

这类永磁体有铝镍钴（AlNiCo），铁铬钴（FeCrCo），铝镍铁（AlNiFe），铁铝碳（Fe-AlC），锰铝碳（MnAlC）等。

（2）铁氧体类永磁体铁氧体类永磁体有钡铁氧体，锶铁氧体等。

（3）铂钴类永磁体铂钴类永磁体有铂钴永磁体（PtCo）等。

（4）稀土钴类永磁体这类永磁体有钴5永磁体（RCo5），钴17永磁体等。

（5）稀土钕铁硼类永磁体

这类永磁体有钕铁硼永磁体（NdFeB），稀土钕铁硼永磁体（RNdFeB）等。

（6）超强磁类永磁体

英国目前已研制成功一种超强磁永磁体。直径50mm、厚10mm的一块超强磁永磁体可以拉动10t的汽车。目前尚未达到商品化生产。一旦这种超强磁永磁体商品化生产，必将使发电机、电动机等诸多领域发生历史性变化，必将对现代工业产生巨大影响。

2.永磁体的主要磁性能

（1）铝镍钴（AlNiCo）、铁铬钴（FeCrCo）类永磁体的主要磁性能

1）铝镍铁（AlNiFe）永磁体发明于1931年。这种永磁材料可以铸造成形，铸态就具有良好的磁性。后来又加入钴等元素，使其永磁体材料的磁性能又有提高，发展成铝镍钴类永磁体。铝镍钴类永磁体在20世纪60年代之前得到广泛的应用。但在发明铝镍钴类永磁体之后也发明了铁氧体类永磁体，由于铁氧体类永磁体的综合磁性能优于铝镍钴类永磁体，且材料易取、工艺简单，价格便宜，在20世纪60年代之后铁氧体永磁体逐渐得到广泛的应用，而铝镍钴类永磁体则逐渐淡出市场。

2）铁铬钴（FeCrCo）永磁体是日本金子秀夫、本间基文等人在1971年发明的。其永磁体磁性能与铝镍钴相当，但铁铬钴具有良好的韧性，因而可以热加工、可以冷加工、可以轧制成带、可以拉伸成丝、可以铸造成型、还可以以粉末状态挤压成型再行烧结定形。这些独特的特点，使铁铬钴永磁体得到广泛的应用。

我国于20世纪80年代也研制了铁铬钴永磁体，其磁性能与日本的铁铬钴永磁体相当，与其相近的还有铁钴钼（FeCoMo）、铁钴钒（FeCoV）等。在当时的永磁体中，铁铬钴永磁体第一次将永磁体的剩磁提高到1.4T（14kGs）、矫顽力H_CB达到800kGs/m、磁能积（BH）_m突破58kJ/m³，大大扩展了永磁体的应用范围。表3-2所示是我国制造的铁铬钴永磁体的综合磁性能表。铁铬钴永磁体的居里点为671℃。

表3-2 我国制造的铁铬钴（FeCrCo）永磁体综合磁性能表

锰铝碳（MnAlC）、铁铝碳（FeAlC）类永磁体跟铁铬钴（FeCrCo）类永磁体一样，具有很好的韧性和延展性，可以轧制成板、带，可以拉伸成丝，可以冷加工。它们的磁性能与铁氧体永磁体相当，用途也很广。

（2）铁氧体类永磁体的主要磁性能铁氧体类永磁体主要有钡铁氧体永磁体和锶铁氧体永磁体（SrO·。

铁氧体类永磁体诞生于20世纪30年代，其材料易取，制造容易，价格便宜，经不断地研究和发展，这类永磁体的综合磁性能适中，使用成本较低，因而被广泛采用。

铁氧体类永磁体其原料为粉末状态，加压成型再经烧结，故为脆性材料，易碎，不能弯曲及冲击。

铁氧体永磁体的居里点约为450℃，其比重为4.5～5.2，可逆磁导率μ=1.0～1.3，线膨胀系数约9×10^-6/℃，电阻率为10^-4～10^-8 Ω·cm。

铁氧体粉末可以掺在塑料中制成磁性塑料，掺在橡胶中可以做成磁性橡胶。对于永磁体磁性能要求不高的场合，铁氧体永磁体得到广泛的应用。如各种扬声器、传声器、电流表、电压表、万用表、磁性围棋、儿童文具和提包盖自动关闭、电冰箱门关闭和密封等。

我国铁氧体永磁体主要磁性能见表3-3。

表3-3 我国铁氧体永磁体主要磁性能表

（3）铂钴类永磁体（PtCo）的主要磁性能

铂钴类永磁体磁性能优良，且具有良好的韧性和延展性。可以轧制棒材、钣材，可以冷拔成丝，可以任意冷加工而磁性能不变，且抗腐蚀，耐一般火热，不怕振动，具有良好的磁综合性能。其价格昂贵，但又是有重要用途的不可缺少的永磁体。主要用在航天、航空的电机、“黑匣子”及医疗等设备上。

铂钴类永磁体还有铁铂（FePt）永磁体、银锰铝（AgMnAl）永磁体等，但在磁的综合性能上及韧性、延展性等方面略逊于铂钴永磁体，因此没有商品化生产。

（4）稀土钴类永磁体的主要磁性能

稀土钴类永磁体主要有钴5（RCo5）、钴17（R₂Co17）永磁体等。

在20世纪60年代，我国科学工作者将稀土加入铁钴中做成永磁体，发现这种永磁体的磁综合性能很优异。其剩磁是铁氧体永磁体的2倍以上，与铁铬钴永磁体相当；其矫顽力是铁氧体永磁体的2倍以上，与铁铬钴永磁体相近；其磁能积是铁氧体永磁体的8倍以上，是铁铬钴永磁体的5倍。

稀土钴永磁体的磁综合性能比铁氧体永磁体和铁铬钴永磁体好，但价格较贵，且由于稀土钴永磁体是粉末原料压制成型再经烧结而成，属脆性材料，易碎，没有韧性和延展性，不能拉伸和轧制，只能冷加工或线切割加工后再充磁。

我国稀土钴类永磁体系列品种很多，主要是加入铜（Cu）、铬（Cr）锰（Mn）等不同元素以满足不同条件下的需求。但总的来说分两类，其一是钴5类（RCo₅）永磁体，亦称1∶5钴；另一类为钴17（R₂Co₁₇），亦称2∶17钴。

稀土钴具有优良永磁特性，它的剩磁、矫顽力、磁能积都比较高，因而可以把稀土钴永磁体做得较薄，降低用户的使用成本。稀土钴永磁体矫顽力高意味着其在交变磁场的动态下依然表现出优良的磁性能，不易退磁，因此被广泛地应用在发电机、电动机、选矿设备、医疗器械等广阔领域中。表3-4所示是我国稀土钴永磁体的磁综合性能。

表3-4 我国稀土钴永磁体的磁综合性能

稀土钴永磁体的物理特性也很好，在正常环境下能可靠地、稳定地工作。表3-5所示是我国稀土钴永磁体的物理性能。

表3-5 我国稀土钴永磁体的物理性能

在20世纪60年代之后，世界工业发达国家也研发了稀土钴永磁体，其磁性能与我国的稀土钴永磁体的磁性能相当，见表3-6。

表3-6 部分国外产稀土钴永磁体磁性能

（5）钕铁硼永磁体（NdFeB）及稀土钕铁硼永磁体（RNdFeB）

钕铁硼中加入稀土，使其磁性能更优良，故称作稀土钕铁硼永磁体，通常都称作钕铁硼永磁体，它是20世纪70年代发展起来的磁性能比稀土钴更好的永磁体，也是稀土钴的第三代产品。它具有很高的剩磁、矫顽力和磁能积。钕铁硼永磁体的剩磁是稀土钴永磁体的1.5倍，是铁氧体永磁体的3.5倍以上；其矫顽力是稀土钴永磁体的1.4倍，是铁氧体永磁体的5倍以上；其磁能积是稀土钴永磁体的1.6倍，是铁氧体永磁体的12倍。钕铁硼永磁体也具有良好的温度系数等物理特性。

钕铁硼永磁体是粉末经加压成型再经烧结而成，性脆易碎，没有韧性和延展性，需冷加工或线切割或加压成型后再充磁。钕铁硼永磁体磁综合性能很好，因此永磁体可以做得很薄，使用户的使用成本降低，因为钕铁硼永磁体价格较高。

钕铁硼永磁体由于磁综合性能很好，它的用途广阔，被广泛地应用在永磁发电机、永磁电动机、电子、医疗、油田、家电等诸多领域。

表3-7所示为我国20世纪80年代钕铁硼永磁体的磁性能及温度系数。表3-8及表3-9是我国1990年制定的烧结钕铁硼永磁体的磁综合性能和物理性能表。

表3-7 20世纪80年代钕铁硼永磁体的磁性能及温度系数