强磁体

第1章 绪论1

11稀土永磁材料在国民经济中的地位和作用1

12稀土永磁材料的现状与发展前景1

13稀土元素2

14稀土元素原子的外部电子层结构2

15稀土元素的原子半径和三价离子半径值3

16稀土元素的物理性质4

17永磁材料发展历程、磁学磁性材料发展大事记5

171永磁材料发展历程5

172磁学磁性材料发展的大事记9

18永磁材料优劣判断标准11

参考文献12

参考书目12

第2章 永磁材料的磁学基础14

21永磁材料的技术磁参数14

22矫顽力的理论及其理论的发展21

221得到最大矫顽力的条件21

222矫顽力的应力理论和掺杂理论21

223形核场理论——形核场决定的矫顽力21

224钉扎场理论——钉扎场决定的矫顽力22

23强磁性的微观机理与铁磁性的量子力学理论29

231强磁性的微观来源机理与HeisenbergW的量子力学理论29

232Hei Senberg(海森堡)自发磁化理论要点30

233френелъ(弗伦克尔)提出的铁磁物质的自发磁化理论要点32

参考文献34

参考书目34

第3章 稀土永磁材料的相图与稀土化合物的晶体结构36

31引言36

32稀土、钴二元系相图及化合物37

33钐、钴、铜相图44

34钐、钴、铜、铁系永磁体相图48

35钐、钴、铜、铁、金属系2∶17型永磁体相转变分析49

36稀土、铁二元相图及化合物51

37稀土、铁、硼三元系相图及化合物55

38钕、铁、硼三元系的非平衡状态图64

39镨、铁、硼三元系相图64

310钕、铁、碳三元系相图70

311晶体与晶体的七大晶系70

312稀土永磁化合物的晶体结构概述71

313Th2Ni17型化合物的晶体结构72

314Th2Zn17型化合物的晶体结构74

315稀土钴系化合物的晶体结构76

316La2Fe14B化合物的晶体结构77

317R1+εFe4B4化合物的晶体结构78

参考文献82

参考书目83

第4章 合金相与相变的原理及在稀土永磁合金高温相变中的应用85

41合金相与相变的原理85

411相与相变85

412合金与材料85

413组织与结构86

414相变与结构的变化86

415相变的分类——热力学分类86

416相变的分类——动力学的分类89

417相变的分类——结构学分类90

418相变的驱动力90

419相变阻力92

4110形核92

4111新相长大的一些规律92

4112固体相变动力学93

4113马氏体相变97

42烧结Nd、Fe、B系永磁合金的室温相与高温相变98

43稀土永磁合金高温相变的应用105

431在材料科学、理论研究方面的应用105

432在材料制备工艺上的应用106

参考文献108

参考书目108

第5章 稀土永磁材料的熔炼工艺110

51合金熔炼技术110

52快速凝固鳞片的显微组织优劣的判定标准113

参考文献113

参考书目114

第6章 稀土永磁合金制粉原理与工艺技术115

61制粉原理与稀土永磁体粉末的特点115

62制造烧结稀土永磁体对磁性粉末的要求115

63机械球磨制粉技术116

64氢破碎和气流磨制粉117

参考文献122

参考书目122

第7章 稀土永磁合金粉末磁场取向与成形工艺技术123

71磁场下成形概述123

72粉末在磁场下成形的过程和压坯质量分析123

721粉末特性123

722压件的形状及尺寸124

723压制条件124

724加压方式124

725加压速度124

726压制过程中力的分析124

727成形剂124

728成形剂的选择标准125

729物料压制过程中压坯质量的影响因素125

73稀土永磁合金粉末磁场取向与成形实例126

74常见压坯缺陷分析及改进措施128

75压制工艺的制定130

76压制工艺有关的参数130

77脱模方式131

78压制压力131

79磁场中成形工艺131

参考文献133

参考书目133

第8章 稀土永磁材料的烧结原理、工艺技术134

81烧结的目的与实质134

82烧结温度的设定134

83高温烧结保温时间的设定134

84烧结原动力135

85烧结中的物质迁移135

86固相烧结的过程136

87晶界扩散的作用与晶界扩散机构138

88晶界显微组织与晶界相139

89塑性流动机构142

810中间阶段烧结的基本过程143

811最终阶段烧结的基本过程144

812烧结过程中粉末体烧结时再结晶145

813活化烧结146

814活化烧结的方法146

815烧结工艺的制定与烧结工艺技术147

参考文献149

参考书目149

第9章 SmCo5永磁材料的热处理与磁性能150

91SmCo5发展历程与回火效应150

92SmCo5永磁材料的750℃回火效应与矫顽力下降的机理151

93SmCo5永磁材料制备工艺中热处理对矫顽力的影响154

94SmCo5永磁材料的矫顽力机理157

参考文献159

参考书目160

第10章 黏结稀土永磁材料的原理制备工艺技术161

101黏结稀土永磁材料的特点161

102黏结稀土永磁材料的分类161

103黏结稀土永磁体的制备工艺技术162

104黏结稀土永磁材料的磁性能163

105黏结稀土永磁材料的应用164

参考文献164

参考书目165

第11章 HDDR法制备稀土永磁材料的原理与工艺技术166

111制备原理166

112制备工艺167

1121制备各向同性钕、铁、硼磁粉的HDDR工艺167

1122制备各向异性的钕、铁、硼黏结磁粉HDDR工艺169

1123Nd15Fe66Co12B7各向异性永磁材料的HDDR工艺技术171

1124Sm2Fe17型合金的不同含量Sm补偿及Sm2Fe17Nx的HDDR

工艺技术174

参考文献175

参考书目175

第12章 稀土永磁材料粉末的机械合金化制备工艺技术176

121机械合金化高温合金176

122机械合金化制备工艺技术176

1221机械合金化制备各向同性Sm、Fe、N粉末177

1222机械合金化SmxFe85-xV15合金的结构和磁性178

参考文献180

参考书目180

第13章 双合金法制造烧结稀土铁基永磁材料181

131双合金法制备烧结稀土永磁材料的制备原理181

132双合金法制造烧结稀土铁基永磁材料的工艺技术182

参考文献183

参考书目184

第14章 稀土铁系间隙化合物永磁材料185

141稀土铁系间隙化合物永磁材料的发展185

142ThMn12晶体结构185

143R2Fe17Nx间隙化合物的结构188

144Sm2Fe17Cx间隙化合物永磁材料190

145Sm2(Fe,M)17Nx磁粉的制备方法192

146合金元素193

参考文献194

参考书目195

第15章 稀土钴永磁材料197

151稀土钴永磁材料的种类、品种和磁性197

152RCo5永磁材料的制造工艺技术202

1521粉末冶金法202

1522还原扩散法205

153PrCo5永磁材料207

1531Cr2O3的添加对烧结PrCo5磁性能的影响208

154（SmPr）Co5永磁材料209

155MMCo5永磁材料211

156（SmHR）Co5永磁材料211

157Ce（Co，Cu，Fe）5永磁材料211

158第一代稀土永磁材料研究中的新进展212

1581重稀土、钴系合金的相变212

1582SmCo5化合物的价电子结构与磁性的关系214

1583SmCo5永磁合金高温相变与磁性214

参考文献215

参考书目216

第16章 第二代稀土永磁材料2∶17型稀土钴永磁材料217

1612∶17型稀土钴永磁材料的发展和钐、钴、铜系永磁材料217

162钐、钴、铜、铁系永磁材料219

163钐、钴、铜、铁、金属系——（2∶17型Sm、Co）永磁材料221

1631钐、钴、铜、铁、金属系永磁材料的种类和性质221

1632钐、钴、铜、铁、金属系（2∶17型永磁材料）的成分221

1633Sm(Co，Cu,Fe,Zr)z永磁材料成分与高温相及其结构224

1642∶17型Sm、Co合金液相烧结工艺、显微组织与磁性224

16412∶１７型Sm、Co合金液相烧结工艺224

1642Sm(Co,Cu,Fe,Zr)Z(7≤Z≤85)永磁材料的显微组织形成机制228

165沉淀硬化2∶17型Sm、Co永磁材料的矫顽力机理230

166低温度系数的2∶17型Sm、Co永磁材料240

167重稀土、过渡金属化合物的亚铁磁性242

168Sm2(Fe,Ga,Si,Cu)17Cy化合物的磁晶各向异性和矫顽力245

169Sm2(Co，Cu，Fe，Zr)17合金与高使用温度的永磁体249

16102∶17型Sm、Co永磁材料研究应用进展251

16101Sm(Co,Cu,Fe,Zr)Z磁体反常矫顽力温度关系的机理252

16102高矫顽力2∶17型Sm、Co永磁合金的自旋再取向与15K和变温的磁性253

16103高温下Sm挥发对Sm(Co,Fe,Cu,Zr)Z磁体微磁结构的影响254

16104Sm(Co,Cu,Fe,Zr)74高温中亚稳定的过渡相与矫顽力255

16105高温2∶17型SmCo永磁体的显微组织及其与磁能的关系256

161062∶17型Sm、Co高温永磁体的研究257

参考文献258

参考书目259

第17章 第三代稀土永磁材料——烧结稀土、铁、硼系永磁材料261

171R、Fe、B永磁材料的发现261

1711第三代稀土永磁材料R、Fe、B的诞生261

1712R、Fe、B的品种262

172钕、铁、硼三元系永磁材料的主要成分266

173稀土、铁、硼系永磁材料的制备工艺技术268

1731烧结工艺设计的基础268

1732固相烧结和液相烧结269

1733烧结产品变形分析270

1734烧结前真空烧结炉的检查270

1735烧结过程中排除毛坯收缩产生的废气271

1736控制产品均匀性技术271

1737时效工艺技术的设计272

174烧结稀土、铁、硼系永磁材料的显微组织272

1741Nd、Fe、B系永磁材料铸态显微组织272

1742三元烧结钕、铁、硼永磁材料的显微组织特征273

1743Nd2Fe14B的结构与R2Fe14B的矫顽力形成机理274

175三元以上的稀土（R）、铁（Fe·M1M2）、硼（B）系永磁材料292

1751添加金属钴的钕、铁、钴、硼永磁材料295

1752添加铌的钕、铁、铌、硼系或钕、镝、铁、钴、铌、硼系永磁材料307

1753添加镓的稀土、铁、镓、硼或稀土、镝、铁、钴、镓、铌、硼永磁材料314

1754三元以上的稀土、铁、硼系微量添加晶界合金对合金力学性能和微结构影响316

1755稀土、铁、硼系中复合添加Sn、Al元素对磁性能的影响318

1756添加镝或Dy2O3的钕、镝、铁、硼系和钕、镝、铁、钴、硼系永磁材料320

1757添加铝的稀土、铁、铝、硼系和稀土、铁、钴、铝、硼系永磁材料322

176烧结镨、铁、硼系永磁材料326

177(镧、钕)、铁、硼系永磁材料326

178第三代稀土永磁材料研发生产中的新进展及应用实例327

1781钕铁硼系永磁合金矫顽力机制及其取向磁场关系328

1782纳米晶NdFeB永磁材料的跨晶界交换作用与晶粒大小的关系330

1783Pr、Fe、B磁体退磁曲线研究331

1784垂直膜面各向异性RE、Fe、B永磁膜材料的研究332

1785高性能烧结NdFeB稀土永磁材料N42SH工艺研究333

1786低温度系数Nd、Fe、B磁体的制备334

1787制备高矫顽力高工作温度烧结Nd、Fe、B磁体335

1788放电烧结NdFeB永磁体电化学腐蚀动力学研究336

1789两种低钕Nd、Fe、B合金的凝固行为研究337

17810高性能烧结Nd、Fe、B磁体熔炼技术与合金磁性能338

17811三元以上的R、Fe、B永磁合金的纳米微观结构与矫顽力机制模型338

17812高性能Nd、Fe、B永磁体的畴结构339

参考文献340

参考书目342

第18章 双相纳米晶复合永磁材料345

181双相纳米晶复合永磁材料的发展345

182双相纳米晶复合永磁材料的特征346

183双相纳米晶复合永磁材料的制备工艺347

1831制备各向异性纳米复合磁体的技术困难347

1832纳米晶粒结构对磁性能影响的新理论观点348

1833各向同性纳米复合磁体的制备技术349

1834各向异性纳米晶粒复合磁体的制备技术349

184双相纳米晶复合永磁材料的交换耦合模型354

1841双相纳米晶复合永磁材料的一维交换耦合模型354

1842各向同性双相纳米晶复合永磁材料的二维与三维磁交换耦合模型356

1843各向异性双相纳米晶复合永磁材料交换耦合的三维模型358

185双相纳米晶复合永磁材料研发新进展与新技术的应用360

1851晶粒交换耦合相互作用对有效各向异性的影响及其变化规律360

1852不同辊速下Pr8Fe86B6合金快淬带的结构362

1853纳米晶永磁Pr8Fe87B5的反磁化机制365

1854Nd2Fe14B/α、Fe交换耦合磁体的磁化热行为，边界相对硬磁化的作用367

1855动态晶化对Nd2Fe14B/α、Fe永磁体磁性能和显微组织的影响369

1856Nd含量对（NdxPr1-x）2Fe14B/α、Fe纳米复合永磁材料磁性能的影响370

1857Pr2Fe14B/α、Fe纳米永磁材料的高温硬磁性能372

1858高温度稳定性的Pr2Fe14B/α、Fe型纳米永磁材料研究373

1859块状Nd2Fe14B/α、Fe双相复合纳米晶磁体的制备结构和磁性373

18510Ti掺杂对Nd2Fe14B/α、Fe纳米复合永磁材料微结构和磁性能的影响374

18511添加Sn对纳米复合永磁材料Pr2(FeCo)14B/α、(FeCo)的磁性及微结构的影响375

18512硼粉掺杂对Nd2Fe14B/α、Fe双相耦合纳米晶磁体的影响375

18513纳米复合材料Nd42Dy08Pr4Fe85Nb1B5最佳晶化条件377

18514交换耦合的纳米软、硬磁性晶粒的有效各向异性常数378

18515爆炸压实法制备Pr2Fe14B/α、Fe纳米复合永磁体379

18516晶粒尺寸分布对纳米硬磁材料有效各向异性和矫顽力的影响379

参考书目380

第19章 稀土永磁材料的稳定性和磁性测量382

191稀土永磁材料的稳定性382

1911时间稳定性382

1912温度稳定性382

1913化学稳定性387

1914冲击作用和机械振动下的稳定性387

1915外磁场作用下的稳定性388

192磁性测量388

1921强磁体的检验和质量分析388

1922产品的检验方法举例389

参考文献392

参考书目392

第20章 永磁材料的应用393

201永磁材料应用的进展393

202稀土永磁材料应用实例与领域394

2021在电机中的应用394

2022在计算机和计算机外围设备中的应用396

2023在磁选机中的应用398

2024在交通运输工具中的应用399

2025在电声器件工程中的应用399

2026永磁体在磁制冷机设计上的应用401

2027一种永磁磁路设计的新方法402

2028在耳机、助听器、音圈电机、磁振动器、振动马达工程中的应用原理404

2029在磁控管中的应用405

203永磁材料发展前景展望405

参考文献405

参考书目406

附录407

稀土永磁材料原理、制备与应用》适合从事永磁材料生产、研发与应用的技术人员以及相关的科技领域的科技人员阅读。【作者简介】潘树明，北京有色金属研究总院教授级高级工程师，河北承德人。1964年毕业于现南华大学化学冶金专业，毕业后在北京有色金属研究总院从事功能材料研发工作，1978—1981年在北京大学物理系进修磁学专业。 多次承担国家计委、科技部重点、重大项目的研发工作；获得包括第23届日内瓦国际发明金奖、北京市市长特别奖、科学技术进步奖在内的各种奖项36项；有发明和新型专利授权13项；出版专著5部；多次应邀在国际、国内磁学、磁性材料学术会议上做报告；在 《中国科学》等刊物和各类学术会议上发表论文250余篇，被科学引文索引和工程引文索引共收录60余篇，被引用逾百篇次。 曾任深圳永磁科技有限公司、湛江高新材料有限公司、廉江雷天纳米科技公司总工程师、总经理。 1993年获国务院政府特殊津贴，1995年被深圳市政府授予“杰出专家”，2000年被中国磁协授予“全国磁协专家”称号。