稀土百科 | 稀土永磁材料分类

硬磁材料也叫永磁材料，是指材料在外磁场中磁化后，去掉外磁场仍然保持着较强的剩磁的材料。它也是人类最早发现和应用的磁性材料。相应地，那些在磁场中容易磁化，撤去磁场后也容易退磁的磁性材料叫作软磁材料。硬磁材料的剩余磁感应强度（Br）高，矫顽力（Hc）高，最大磁能积（BH）max大，磁滞回线面积大。

稀土永磁合金从合金成分分类可分为三类：第一类 稀土钴永磁合金；第二类 稀土铁永磁合金；第三类 稀土铁氮、稀土铁碳永磁合金。

 稀土永磁合金从稀土永磁合金发展分类可分为四代：

第一代：1：5型稀土-钴永磁合金，是最早发展的RECo5型永磁合金（RE代表稀土），以SmCo5为代表的永磁合金具有优异的磁性能，其后又发展了PrCo5、（Sm，Pr）Co5、MMCo5（MM为混合稀土）和Ce（Co，Cu，Fe）5等永磁合金。

SmCos永磁合金按磁性又可分为三类：第一类是高矫顽力（Hc）SmCos永磁合金：B-H退磁曲线是线性的，技术矫顽力和剩磁基本相等，即6Hc≈Br；第二类是低矫顽力SmCos永磁合金：B-H退磁曲线是非线性的，技术矫顽力小于剩磁即bHc＜Br；第三类是低温度系数（温度系数：α％／℃）SmCos永磁合金：磁感的α％／℃≈0。

SmCos永磁合金的特点是：磁晶各向异性高［K1＝（15～19）x103kJ／m3，K1为磁晶各向异性常数］、各向异性场高（HA＝31840kA／m）、温度系数较低（和稀土铁基永磁合金比）、居里点高（Tc＝720℃，SmCo5的Tc比Nd15 Fe77 B8的T。高一倍多，Nd15Fe77B8的Tc＝312℃）。

SmCos的理论最大磁能积（BH）max＝244.9kJ／m3，而实际的最大磁能积比理论上要低得多。SmCo5产品的（BH）max＝130～160kJ／m3。SmCo5合金的矫顽力理论值：Hc＝31840kA／m，而实际产品的SmCo5合金的矫顽力H。＝1592～2388 kA／m，在实验室得到的SmCo5合金样品的矫顽力H。＝3980～4776kA／m。SmCo5合金剩磁Br＝0.8～0.96T。

第二代：2：17型稀土钴永磁合金（RE2Co17）。其特点是居里温度最高Tc＝850℃（和RECo5、Nd-Fe-B系相比其T。最高），内禀饱和磁感强度比RE-Co5高，理论最大磁能积比RECo5高，（BH）max＝525.4kJ／m3，其代表性的金属间化合物是Sm（Co，Cu，Fe，Zr）z（z＝7～8），组织结构是尺寸约为50nm的Sm2（Co，Cu，Fe，M）17，边界相Sm（Co，Cu，Fe，M），厚度约为10nm，它包围主相，故称为胞状结构。其矫顽力不依赖晶粒大小而取决于微细的两相组织结构，此两相是2：17相和1：5相。由于2：17相和1：5相的畴壁能不同，在磁化或反磁化时，2：17相的畴壁被1：5相钉扎，得到很高的矫顽力。其高矫顽力的获得关键在于热处理工艺采用固溶处理，等温时效。

第三代：稀土-铁基系列永磁合金（RE-Fe-B系）。其特点是：①具有创纪录的磁能积，其中NdFeB的磁能积为446.4kJ／m3；②原材料资源丰富、廉价（以资源丰富的Fe取代了第一、二代永磁合金中的资源较少的钴，以廉价、资源丰富的Nd取代了第一、二代稀土永磁合金中的价贵、资源较少的金属Sm），因而从磁特性及体价格上远优于第一、二代稀土永磁。它可以在某些领域部分取代其他永磁的应用，因此，第三代稀土永磁合金发展最快。其缺点是其居里温度比第一、二代稀土永磁合金的低，温度稳定性较差、耐腐蚀性较差。从1983年问世以来，经过研究，已找到了克服稳定性较差、耐腐蚀性较差的方法和途径。RE-Fe-B系列的种类颇多，如三元系的Nd-Fe-B、Pr-Fe-B、RE-Fe-B（RE＝La、Ce，MM···），四元系的Nd-Fe（M）-B、Nd-FeM1M2-B，五元系的（NdHR）-FeM1M2-B，六元系、七元系也已经出现。此外，还有稀土铁氮永磁合金和纳米晶复合交换耦合永磁体。

第四代：稀土铁氮（RE-Fe-N系）永磁合金。其特点是：RE-Fe-N系中的N为气体，区别于第一、二、三代稀土永磁合金。Sm2Fe17N2（x＝0～3）间隙金属间氮化合物，是于450～550℃氮化处理之后形成的，一个Sm2Fe17单胞有3个9e晶位，氮原子进入Sm2Fe17的9e晶位后，仍是Th2Zn17型结构。

不同的是此间隙金属间氮化合物的点阵常数和晶胞体积增加导致其化合物晶体的Fe-Fe原子间距增加，使其化合物的磁参量的数值大幅度提高。Sm2Fe17N3和Sm2Fe17相比，其磁晶各向异性常数K，由1.2MJ／m3提高到8.4MJ／m3，由易基面转变为易轴（易c轴），各向异性场HA达到16800kA／m，饱和磁感应强度达到1.54T，质量饱和磁化强度增加78％［178～100J／（T·kg）］、居里点由389K提高到782K。Sm2Fe17Nz的最大磁能积（BH）max＝198.9kJ／m3，剩余磁感Br＝1.19T，只是其矫顽力偏低mH。＝640kA／m，其中Sm2（Feo．983Gao．017）17N2各向同性永磁体的磁性能：Br＝1.27T、Hc＝2000kA／m。

另一个特点是温度稳定性好，耐磨性好。不足之处是只能制作黏结Sm2Fe17N1永磁合金，因为大于600℃时，此化合物就分解了。