釹鐵硼永磁體矯頑力介紹
1、NdFeB系永磁體的矯頑力
矯頑力是永磁材料的主要特征。三元NdFeB系永磁體的磁特性主要由它的基體相Nd2Fe14B來決定。由于測量方法不同,不同作者測得Nd2Fe14B四方相的各向異性場介于5.57~7.16MA/(70~90kOe)之間。從理論上來說,三元NdFeB系永磁體矯頑力的理論值應(yīng)與Nd2Fe14B的各向異場相當(dāng)。實際上,不論是燒結(jié)磁體還是快淬薄帶,三元NdFeB系永磁體的矯頑力均小于1.59MA/m(20.0kOe),也就是說,實際三元NdFeB系永磁體的矯頑力只有理論值的約25%。Nd2Fe14B相的內(nèi)稟磁感應(yīng)強(qiáng)度很高,約1.61T。如果能進(jìn)一步提高NdFeB系永磁體的矯頑力,不僅可以最大限度地提高它的磁性能,而且還可提高其穩(wěn)定性,降低其磁感的不可逆損失,同時有利于磁體的薄型化和輕量化。近幾年來許多研究者對NdFeB系永磁體的矯頑力作了研究,NdFeB合金矯頑力機(jī)理的研究,有助于人們更清楚地了解材料的磁化及反磁化過程,豐富和發(fā)展宏觀磁化理論,提高和改進(jìn)材料的矯頑力及其溫度的穩(wěn)定性,為開發(fā)具有更高性能的新型永磁材料提供理論依據(jù)和方向性指導(dǎo)。
2、Nd-Fe-B永磁體矯頑力的特點
(1) 各種類型NdFeB永磁體的矯頑力遠(yuǎn)小于理論極限值。硬磁性相Nd2Fe14B晶粒的各向異性場μ0HA=7.5~8.5T。NdFeB永磁體的矯頑力μ0Hc一般為1.3~2.8T,為各向異性場的15%~30%。
(2) NdFeB永磁體的矯頑力Hc隨外部條件(磁化場、溫度)的變化而變化。
① Hc隨施加的磁化場的增加而增加:使Hc達(dá)到最大值Hcmax所需要的飽和磁化場Hcsat大于最大矯頑力,即Hcsat>Hcmax。
② Hc與退磁場角度關(guān)系:釹鐵硼磁體的矯頑力隨著測量磁場與磁體織構(gòu)軸之間的夾角θ的增加而增加。當(dāng)θ角從0增加到π/2時,Hc(θ)/Hc(0)達(dá)到1.3~1.8。
③ Hc與溫度的關(guān)系:隨著溫度的上升,釹鐵硼合金的矯頑力下降很快,其下降速度大于各向異性常數(shù)K和各向異性場隨溫度的升高而下降的速度。
(3) NdFeB永磁體的矯頑力隨磁體微觀組織結(jié)構(gòu)(晶粒尺寸、取向分布)的變化而變化。
① Hc與晶粒尺寸的關(guān)系Hc(D):釹鐵硼磁體的內(nèi)稟矯頑力隨磁體內(nèi)晶粒平均尺寸平方的對數(shù)的增加呈線性關(guān)系下降。
② 矯頑力與晶粒取向度關(guān)系:對燒結(jié)釹鐵硼磁體,隨著晶粒取向度的增強(qiáng)內(nèi)稟矯頑力下降。
3、影響NdFeB永磁體矯頑力的因素
NdFeB永磁體的矯頑力之所以遠(yuǎn)小于理論各向異性場,是由于其具體的微觀組織結(jié)構(gòu)及缺陷造成的。磁體硬磁性相晶粒的不規(guī)則形狀決定的自退磁場和晶粒之間相互作用產(chǎn)生的內(nèi)部散磁場合成的有效退磁場(-NeffMs)使磁體的矯頑力降低。晶粒界面結(jié)構(gòu)缺陷是另一個影響因素:晶粒表面多數(shù)為富釹相和富硼相及少量的α-Fe相間隔,部分界面可能直接藕合。在硬磁性相和非磁性及弱磁性相的邊界處,其成分及晶格結(jié)構(gòu)不同于晶粒內(nèi)部,還存在許多空洞、雜質(zhì)及尖角,稱為晶粒結(jié)構(gòu)缺陷,它們既是晶粒反磁化的成核中心,又是阻礙晶粒間疇壁位移的釘扎部位,對磁體矯頑力有很大影響。
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