稀土磁性材料

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1、稀土磁性材料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、铝鎳钻永磁体的磁性能，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)备注铁氧休4.6铝鎳钻11SmCo522Sm2(Co,Cu,Fe,Zr)〕732NdzFegB56理论值64Sm2(Fe,Co)i7N346.5[1]理论值62纳米晶双相稀土永磁体25⑵理论值120[2]稀土永磁体屮，釵铁硼的磁能积最高，但它的居里温度低，工

2、作温度低，温度系数高。虽然现在已开发出工作温度达到200°C的钱铁硼，但在许多地方还是不能替代工作温度高，温度系数低的侈钻永磁。现已开发出工作温度可达40(TC、500°C的Sm2(Co,Cu,Fe,E“7磁体⑴。10年询发明的稀土一铁一氮永磁材料，理论磁能积与钞:铁硼接近，但居里温度高，温度系数小，耐腐蚀性能好，与粘结磁体屮使用的快淬钱铁硼相比，具有很强的竞争力。其中的NdFeI2Nx永磁是我国科学家杨应昌院士发明的⑷，其NdFe12Nx实验室样品的磁能积已达到22MGOe,超过MQ-2钱铁硼磁粉。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

3、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铉: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）Nd2Fe]4B+a-Fc100Srri2Fe]7N3+a・Fe110SIT12Fe17N3+Fe65CO35120廿前，实验结果已证明交换耦合的存在，但实际达到的磁能积远低于理论值，如Nd7Fe^B4和SnyFegsN的磁能积分别达到20.6和25MGOe⑵，“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，最大磁能积超过lOOMGOe的稀土新一代磁体，乃是科技工作者

4、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⑸，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烧结钱铁硼54.7注射成型钱铁硼粘结磁体17.9压制成型钱铁硼粘结磁休24.9稀土永磁在VCM（音圈电机），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（复卬机、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。牧铁硼永磁自83年问世以来的18年屮一直保持着年均增t

5、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。2、其他稀土磁性材料2・1、稀土超磁致伸缩材料-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（高儿I-倍）的磁致伸缩系数入。但是，REFe?的磁晶各向异性能相当大，这使得达到材料的饱和磁化状态所需的外磁场相当高。为此把磁品各向异性常数K值反向的两种REFe2材料组合起來，而形成丿费二元化合物，如(Tbj.xDyx)Fe2,(Tb

6、.xHox)Fe2,(Sm

7、.xDyx)Fe2,(Smi.xHox)Fe2,(Tb

8、.x.yDyxHoyFe2)等，K值大为降低，

9、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)的入值最大，常称为Terfenol-Do这些材料的应用特性止随应用的开发和发展而不断发展。稀十•超磁致伸缩材料的屯一一机械能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、制造口动化、计算机、光通讯等领域已经获得应用。2・2、磁光材料一些稀土元素掺入光学玻

10、璃化合物晶体、合金薄膜等光学材料之屮，会显现出强磁光效应。磁光的应用涉猎激光，光电子学、光信息、激光陀螺、磁光盘等许多新技术领域。随着稀土磁光材料研究开发和应用向深度和广度发展，不断涌现出齐种新的磁光器件。以YIG(轮铁石榴石)单晶片，或掺Bi的稀土石榴石(如(TmBi)3(FeGa)5O12)单晶薄膜作为磁光介质可制成不同波长的磁光调制器。磁光调制器有广泛的应用，可用于红外检测器的侨波器、红外辐射高温计，高灵敏度偏振计，测距装置等各种光学检测和传输系统屮。以稀土钮铁石榴石单品薄膜为磁光介质可制成磁光传感器，用來检测磁场或屯流的强弱及状态的变化，可用于高压网络的

11、检测和监控，用于精密测量