纳米复相永磁材料毕业论文绪论

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1、1.绪论1.1永磁材料随着社会的发展，人们对磁性材料的认识也在不断发展并逐步深入，磁性材料给人们的生产和生活带来诸多方便。现代科技和工业的发展，例如电子工业、信息产业的兴起和蓬勃发展，促进了对磁性材料的需求、研究和应用。从应用的观点出发，磁性材料可分为永磁材料、软磁材料、磁记录材料和特种功能磁性材料。【1】在这其中，由于永磁材料可以向给定的空间长期提供一个不再消耗电能的恒定磁场，因此永磁材料广泛应用于仪器仪表、电子电信、航空航天等诸多领域。1.1.1永磁材料的发展概况永磁材料又称硬磁材料或是恒磁材料，其发展始于20世纪初，通常认

2、为其经历了三个发展阶段（如图1.1）。第一阶段：1900年开始生产的铸造永磁材料，如铝镍钴合金，居里温度很高，温度稳定性很好，但含有较多的战略金属Co和Ni，价格昂贵。第二阶段：1950年初发展的铁氧体，主要有钡和锶铁氧体，虽然其磁性能不高，温度稳定性差，但原材料资源丰富、价格低廉，制造工艺简单，适于大规模生产，并且电阻率高，化学稳定相，不易氧化，因此得到了广泛的应用。第三阶段：1960年发展起来的稀土永磁材料，是由原子间的交换作用较弱、居里温度偏低、各向异性场较强的4f族稀土元素和原子间的交换作用较强、居里温度、饱和磁化强度较

3、高的3d过渡族元素(Fe、Co)组成的稀土-过渡族金属间化合物，实现了具有较高的最大磁能积的永磁材料。【2】【3】稀土永磁体主要分为稀土钴永磁材料、稀土钕永磁材料、稀土铁氮（RE-Fe-N系）或稀土铁碳（Re-Fe-C系）永磁材料三类。1968年，第一代稀土永磁体SmCo5被制造出来，其最大磁能积高达147.3kJ/m3；到1972年以后，在日本问世的第二代稀土永磁合金RE2Co17的最大磁能积高达240kJ/m3；在1983年，第三代稀土永磁体Nd2Fe14B具有极高的磁能积，不仅成本降低，还表现出了很强的单轴各向异性，是当时

4、磁性能最好的稀土永磁材料。【4】表1.1稀土永磁材料磁特性【4】材料Ms/THA/MA·m-1Tc/K(BH)m/kJ·m-3SmCo51.14351000259Sm2Co171.255.21193310Nd2Fe14B1.606.0588509Sm2Fe17N31.5721746490但是，从上表可以看出，由于NdFeB系永磁材料居里温度偏低，抗腐蚀能力较差，所以人们一直在寻找综合性能更好的永磁材料。1988年，Coehoon等人首次报道了纳米复合稀土永磁材料，并同时发现了剩磁增强效应。对于这种由复合相构成的纳米复合磁体，当磁

5、性相分别是稀土系磁性化合物和Fe时，其(BH)m的理论值高达1000kJ/m3 (126MGOe)，相当于现用磁性最强的稀土NdFeB磁体的两倍。【5】【6】【7】图1.1永磁材料的发展过程1.1.2永磁材料的特性磁性材料划分的尺度是矫顽力，一般将具有8kA/m以上矫顽力的磁性材料称为永磁材料。随着永磁材料应用范围的逐步扩大，有把矫顽力为1.2-16kA/m的称为半硬磁材料，高于16kA/m的成为永磁材料。永磁材料和软磁材料的主要区别是永磁材料的各向异性场高，矫顽力高，磁滞回线面积大，磁化到技术饱和需要的磁化场大。衡量永磁材料性

6、能的主要应从其内禀磁性参量和技术磁性参量两方面考虑。内禀磁性参量是衡量材料是否具有作为永磁材料的本征磁特性，主要包括饱和磁化强度、各向异性场和居里温度。（1）饱和磁化强度Ms：饱和磁化强度是磁体在足够强的磁场下，磁化到饱和时的磁化强度。饱和磁化强度决定于组成材料的磁性原子数、原子磁矩和温度。性能优异的永磁材料需要高饱和磁化强度。（2）各向异性场HA：各向异性场是单轴各向异性单晶磁体难磁化方向磁化到饱和时所对应的场强。这个参数的大小是决定磁性材料能否成为永磁材料的一个重要条件。（3）居里温度Tc：居里温度也称为磁性转变点，是指铁磁

7、性或亚铁磁性转变成顺磁性时对应的温度。居里温度越高，永磁材料的使用温度越高，温度稳定性越好。技术磁性参量则是用来衡量永磁体性能好坏的参量，主要包括最大磁能积、矫顽力、剩磁和稳定性。（1）最大磁能积(BH)m：最大磁能积是退磁曲线上B和H乘积最大的一点，是评价永磁材料单位体积储存以及能利用的最大磁能密度的主要指标，在永磁材料应用设计中，最大磁能积大的材料（同质量）可获得的磁场也大，因此磁能积是反映永磁材料综合性能的重要参数。最大磁能积的理论值通常可表示为：BHm=（μ0Ms）24(1.1)（2）矫顽力Hc：矫顽力是磁体技术磁化饱和

8、后，去掉外磁场，并施加一个反向磁场，使剩余磁感应强度Br减退至零时所对应的场强。它表示永磁材料抵抗外部反向磁场或其他退磁效应，以保持器自身原始磁化状态能力的一个重要指标。（3）剩磁Br：剩磁是磁体磁化饱和后，去掉外磁场，在磁化方向上保留的磁感应强度。剩磁越大，永