浅析介绍永磁材料发展历程
永磁材料,自二十世纪末至今,已由简单的碳钢和钨钢等过渡到现今的钕铁硼(NdFeB)及铁氧体磁铁,其发展史反映了科技进步与应用需求的变化。
19世纪末至20世纪初,社会对磁铁的需求尚处在探索阶段,碳钢、钨钢、铬钢以及钴钢作为主流永磁材料,磁能积(BH)max仅为约1MGOe,而国外量产的Nd-Fe-B永磁材料磁能积则达到50MGOe以上。这一阶段的技术进步主要体现在材料的制备工艺与性能提升上,例如矫顽力的提高主要得益于对其本质的认识和高磁晶各向异性化合物的发现。然而,这一时期的技术突破并未彻底解决剩磁(Br)提高甚小的问题。
20世纪30年代,AlNiCo永磁材料的成功开发标志着永磁材料的大规模应用成为可能。五十年代,钡铁氧体的出现降低了永磁体成本并拓宽了其应用领域到高频领域。六十年代,稀土钴永磁的出现为永磁体的应用开辟了新纪元。
1967年,美国的Strnat等人通过粉末粘结法制成SmCo5永磁体,标志进入稀土永磁时代。随后,第二代沉淀硬化型Sm2Co17和第三代Nd-Fe-B永磁材料相继出现,推动了稀土永磁的发展。
在历史上,Cu-Ni-Fe、Fe-Co-Mo、Fe-Co-V、MnBi、A1MnC合金也曾被用作永磁材料,尽管这些合金性能不高且成本不低,但在大多数场合已被逐渐替代。而AlNiCo、FeCrCo、PtCo等合金在某些特殊场合仍得到应用。当前,Ba、Sr铁氧体仍然是用量最大的永磁材料,但其许多应用正逐渐被Nd-Fe-B类材料取代。
随着钕铁硼(NdFeB)和铁氧体磁铁的性能比较,钕铁硼具有更高的磁能积,但价格也较高;铁氧体磁铁则以其较高的电阻率、稳定的化学性质、丰富的原料来源和成熟的加工技术,在对磁力要求较低的中低端产品中应用更广泛。此外,钕铁硼的表面处理技术不断进步,如纳米螯合薄膜无镀层处理,进一步拓展了其应用领域。
永磁材料从碳钢到钕铁硼的发展,不仅展示了材料科学技术的进步,也反映出人类对于更高效、更环保能源解决方案的不懈追求。从最初的基础研究到现在的高技术含量材料,永磁材料的发展路径清晰可见,其历史演变是科技革新与市场需求共同推动的结果。
19世纪末至20世纪初,社会对磁铁的需求尚处在探索阶段,碳钢、钨钢、铬钢以及钴钢作为主流永磁材料,磁能积(BH)max仅为约1MGOe,而国外量产的Nd-Fe-B永磁材料磁能积则达到50MGOe以上。这一阶段的技术进步主要体现在材料的制备工艺与性能提升上,例如矫顽力的提高主要得益于对其本质的认识和高磁晶各向异性化合物的发现。然而,这一时期的技术突破并未彻底解决剩磁(Br)提高甚小的问题。
20世纪30年代,AlNiCo永磁材料的成功开发标志着永磁材料的大规模应用成为可能。五十年代,钡铁氧体的出现降低了永磁体成本并拓宽了其应用领域到高频领域。六十年代,稀土钴永磁的出现为永磁体的应用开辟了新纪元。
1967年,美国的Strnat等人通过粉末粘结法制成SmCo5永磁体,标志进入稀土永磁时代。随后,第二代沉淀硬化型Sm2Co17和第三代Nd-Fe-B永磁材料相继出现,推动了稀土永磁的发展。
在历史上,Cu-Ni-Fe、Fe-Co-Mo、Fe-Co-V、MnBi、A1MnC合金也曾被用作永磁材料,尽管这些合金性能不高且成本不低,但在大多数场合已被逐渐替代。而AlNiCo、FeCrCo、PtCo等合金在某些特殊场合仍得到应用。当前,Ba、Sr铁氧体仍然是用量最大的永磁材料,但其许多应用正逐渐被Nd-Fe-B类材料取代。
随着钕铁硼(NdFeB)和铁氧体磁铁的性能比较,钕铁硼具有更高的磁能积,但价格也较高;铁氧体磁铁则以其较高的电阻率、稳定的化学性质、丰富的原料来源和成熟的加工技术,在对磁力要求较低的中低端产品中应用更广泛。此外,钕铁硼的表面处理技术不断进步,如纳米螯合薄膜无镀层处理,进一步拓展了其应用领域。
永磁材料从碳钢到钕铁硼的发展,不仅展示了材料科学技术的进步,也反映出人类对于更高效、更环保能源解决方案的不懈追求。从最初的基础研究到现在的高技术含量材料,永磁材料的发展路径清晰可见,其历史演变是科技革新与市场需求共同推动的结果。
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