磁性材料介绍

烧结钕铁硼

牌号：常见的烧结钕铁硼牌号可分为七类： N、M、H、SH、UH、EH和TH。除N类外，其他每种类型会出现在产品牌号的最后，例如N38M就是M系列，N38TH就是TH系列，而如果是“N38”后面没有字母，那他就是N系列啦。（当然后面还有一些不常见的、性能更高的牌号。

居里温度与工作温度

居里温度：居里温度是磁性材料在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，低于居里温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里温度时,该物质成为顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。

200多年前一位著名的物理学家在自己的实验室里发现了磁石的一个物理特性，就是当磁石加热到一定温度时，它原来的磁性就会消失，这位伟大的物理学家就是居里夫人的丈夫—皮埃尔·居里，后来人们把这个温度叫居里点（Curie point），又叫居里温度（Curie temperature，Tc）或磁性转变点。

§  数值：居里温度代表着磁性材料的理论工作温度极限，钕铁硼的居里温度是320-380摄氏度，居里点的高低与磁铁烧结形成的晶体结构相关。

§  超过居里温度会怎样？如果温度达到居里温度，磁体内部分子剧烈运动并出现退磁的情况，并且是不可逆的。

工作温度：实际上居里温度只是实验室条件下的温度，或可以说成是理想的温度，而磁体的可工作温度才是材料在实际情况下保持磁性的最高温度。烧结钕铁硼的最高工作温度远低于其居里温度。在工作温度内，温度升高磁力会下降，但是冷却后磁力大部分会恢复。

·         工作温度与居里温度的关系： 居里温度越高，磁材的工作温度也相对越高，并且温度稳定性更好。烧结钕铁硼原料中加入钴、铽、镝等元素可提高其居里温度。 

·         烧结钕铁硼的最高使用温度取决于其本身的磁性能和工作点的选取。对同一烧结钕铁硼磁铁而言，工作磁路越闭合，磁铁的最高使用温度就越高，磁铁的性能就越稳定。所以磁铁的最高使用温度并不是一个确定的值，而是随着磁路的闭合程度而变化。

主要应用领域：喇叭、永磁电机、永磁体、空心杯电机、磁选机、磁性联轴器、风力发电机等。

NdFeB磁体表磁的计算

由于烧结钕铁硼磁体具有极高的磁各向异性场，磁化矢量都在易磁化方向排列，所以我们可以把它看做一个均匀磁化体，这样可以应用电流壳模型来计算磁体在空间产生的磁场。目前网上很多表磁计算模型都是根据这个原理来推导计算公式的，但这里面有两个假设，一个是磁体是完全均匀的磁化体，一个是退磁曲线完全是直线，实际情况并不完全成立，因此计算结果与实际测量结果有一定的差异。除了剩磁外，磁体的表磁受形状和尺寸的影响较大，不同形状的磁体适用的表磁计算公式是不同的。

钐钴永磁材料

钐钴永磁材料是稀土永磁体的一种，由稀土元素钐、钴和其它元素配比后制成的永磁体，具有高磁能积和极低的温度系数，最高工作温度可达350℃。与钕铁硼相比钐钴永磁体更适合在高温环境下工作，它在180℃以上时仍能保持很好的温度稳定性和化学稳定性，同时它具有很强的抗腐蚀和抗氧化性，被广泛应用在航空航天、国防军工、微波器件、通讯、医疗设备、各种磁性传动装置、传感器、磁处理器、电机、磁力起重机等。 

以烧结钐钴为例，不同牌号产品具有不同的磁性能。下表是常见的钐钴性能牌号表，不同厂家在牌号命名上可能略有差异，同时各牌号产品性能也存在一定的差异（尤其是性能下限），采购人员需关注每个厂家的产品牌号表中性能的差异。

• 数字代表该牌号典型的最大磁能积（kOe）

• 数字后面的字母，H代表高内禀矫顽力，M代表低矫顽力

铁氧体永磁材料

铁氧体永磁材料又称硬磁铁氧体，这种材料具有很高的矫顽力，磁化后不易退磁。永磁铁氧体的制备原料主要是氧化锶或氧化钡及三氧化二铁（在一些特定高牌号中会加入其它的化学成分，例如钴（Co）和镧（La）等，以改善其磁性能）。永磁铁氧体一般为磁铅石结构，主要用于扬声器、耳机、电机及各种仪表等。

按照生产工艺的不同，永磁铁氧体分为烧结和粘结两种，其中烧结又分为干压型和湿压型，粘结分为挤出成型、压制成型和注塑成型。根据成型时是否加外磁场可分为各向同性永磁体和各向异性永磁体。各向同性烧结铁氧体永磁材料的磁性能较弱，但可在磁体的不同方向充磁；各向异性铁氧体永磁材料拥有较强的磁性能，但只能沿着磁体的预定充磁方向充磁。由粘结铁氧体料粉与合成橡胶复合而成的具有柔软性、弹性及可扭曲的磁体又被称为橡胶磁。

永磁铁氧体的性能特征

• 永磁铁氧体在性能上具有高矫顽力和低剩磁的特点。永磁铁氧体矫顽力较大，抗退磁能力较强，适宜在温度变化大的动态磁路环境中工作。

• 永磁铁氧体材质硬且脆，可以用金刚砂工具进行切割加工。

• 主要原材料是氧化物，故不易腐蚀，一般不需要镀层。

• 工作温度：-40℃至+300℃。

铝镍钴永磁材料

铝镍钴(Alnico)永磁材料是20世纪30年代研制成功的，它是历史上最早开发出来的一种永磁材料，是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金。在1970年代发现稀土永磁材料之前，铝镍钴合金是最强的永磁材料，但随着铁氧体永磁和稀土永磁的相继问世，铝镍钴永磁在众多应用中逐步被取代，所占比例呈下降趋势。

铝镍钴的分类

铝镍钴永磁材料的机械强度低，硬度高、质脆，可加工性较差，因此不能作为结构件来设计，加工时仅能进行少量磨削加工或电火花加工，不能采用锻造和其它机械加工。铝镍钴主要采用铸造法生产，此外也可以用粉末冶金法制成与铸造磁体相对应的烧结磁体，但性能略低。

铝镍钴磁体的优点是剩磁高（最高可达1.35T），缺点是矫顽力非常低（通常小于160kA/m），退磁曲线非线性，因此铝镍钴磁体容易被磁化，同样也容易退磁，在器件磁路设计制造时要特别注意其特殊性，必须事先对磁体进行稳磁处理，在使用过程中严格禁止它与任何铁磁性物质接触，以免造成局部的不可逆退磁或磁通密度分布的畸变。

在永磁材料中，铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数。铝镍钴磁体的温度稳定性和时效稳定性好，适于制作仪器仪表、电机、电声器件、磁力机械等。

铁铬钴磁体

铁铬钴永磁材料是70年代初出现的，它属于时效硬化型可变形永磁材料，其合金成分范围很宽，基本成分为20~33%的Cr，3~25%的Co，余为Fe。

铁铬钴的磁性能与铝镍钴相当，可平面多极充磁，同时具有可机械加工的优点，特别适宜制作尺寸小、形状复杂的微薄永磁元件，常用于电话机、转速仪、微电机、微型继电器、 扬声器等。

铁铬钴永磁材料的居里温度较高（Tc=680℃左右），使用温度可达400℃，可逆温度系数很小，高温下磁性能稳定性好，适用于对稳定性要求高的高精度元器件。铁铬钴有永磁中的变形金刚之称，容易金属加工，特别是拉丝和拉管，这是其它永磁材料所不能与之相比的优势。铁铬钴合金可以通过冷热塑性变形，制成棒材、带材、线材和管材等，也可进行冷冲、弯曲、钻孔和各种切削加工制成各种复杂的磁体元件，最小线径可高达0.05mm，最薄带材的厚度仅为0.1mm。缺点是:性能不高，剩磁Br=13000-14000 GS 矫顽力Hc=650 (Oe)约52 KA/M BHmax=6.0 MGOe