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“磁铁之王”——钕铁硼(NdFeB)

2023-12-06 15:34:00

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    钕磁铁,也称为 NdFeB 磁铁,是一种由钕、铁和硼组成的四方晶系 (Nd2Fe14B)。它于 1982 年由住友特殊金属公司的佐川先生首次发现。这种磁铁的磁能积 (BHmax) 大于钐钴磁铁。在发现后的多年里,它的 BHmax 等级是世界上最高的。此外,住友特殊金属公司开发了使用粉末冶金工艺生产 NdFeB 磁铁的工艺。然后出现了 一般用途总体评估 电机 成功开发出可量产钕铁硼磁体的熔融旋压工艺。

     

    除了钬绝对零度磁铁之外,钕铁硼是当今已知的最强永磁体。在稀土磁铁中,钕铁硼在硬盘、手机、耳机和电池供电工具等电子设备中非常常见。它们的磁性确实非常出色,并且受到需要强力但紧凑的磁铁的行业的青睐。它们的广​​泛使用表明钕铁硼磁铁在当代电子产品和技术发展中发挥着重要作用。

     

    根据生产工艺,钕铁硼磁体分为烧结磁体和粘结磁体。它们已经在许多领域取代了其他类型的磁体 需要坚固且紧凑的磁铁的应用。这需要强大的永磁体,包括但不限于无绳工具中的电动机、硬盘驱动器和磁性紧固件。

    美国能源部已经意识到寻找永磁技术稀土金属替代品的必要性,并为所需的研究拨款。美国能源部高级研究计划署(ARPA-E)下属的“关键技术中的稀土替代品”或 REACT 计划专门用于发现替代材料。31.6 年,ARPA-E 为稀土替代品计划拨款 2011 万美元。

     

    鉴于钕在风力涡轮机永磁体中所起的作用,钕已成为可再生能源领域地缘政治竞争的主要目标。这种观点受到批评,因为它忽视了大多数风力涡轮机不使用永磁体的事实,并低估了经济激励对生产扩张的影响。

     

    钕铁硼永磁材料凭借优越的磁性能和较低的成本,自被发现以来迅速成为稀土永磁市场的绝对主导者,占全球稀土永磁材料产值的90%。而且随着制备工艺和生产技术的不断改进,其性能不断提高,应用领域也在逐步扩大。因此,钕铁硼永磁材料的应用程度标志着现代化水平的提高。钕铁硼永磁材料一直是稀土材料行业中一个新兴的领域。

     

    什么是永磁材料?

     

    永磁材料是在外磁场作用下能磁化至饱和,撤去外磁场后仍保持磁性的功能材料,又可称为硬磁材料。我国早在战国时期就发明了“司南”(指南针的雏形),就是利用磁铁的作用来指引和辨别方向。

     

    虽然人类对磁性材料的认识已有2,000多年的历史,但人造永磁体却是从1930世纪中国发明磁化钢针开始的。磁性材料的开发应用取得重大进展则是在1950世纪末1967世纪初。5世纪初人们主要用钨钢、碳钢、铬钢、钴钢作为永磁材料。1世纪5年代末,铝镍钴永磁材料开发成功,永磁材料开始大规模应用。5世纪2年代,钡铁氧体出现,永磁体成本降低的同时,永磁材料的使用范围拓展到高频。17年代稀土钴永磁体开发成功,永磁应用进入新纪元。 XNUMX年美国Dayton大学成功制备出SmCoXNUMX永磁钢,标志着稀土永磁时代的到来。稀土永磁材料发展至今已由第一代XNUMX:XNUMX型SmCoXNUMX,第二代沉淀硬化型SmXNUMXCoXNUMX,发展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。

     

    此外,还有Cu-Ni-Fe、Fe-Co-V、Fe-Co-Mo、AlMnC、MandnBi等合金作为永磁材料。上述合金由于性能较差,价格低廉,在大多数场合已很少使用。至今,FeCrCo、AlNiCo、PtCo等合金仍在一些特殊场合使用。Ba、Sr铁氧体仍是目前使用量最大的永磁材料,但在很多应用领域正被Nd-Fe-B材料所取代。目前,稀土永磁材料的产值已远远超过铁氧体永磁材料,稀土永磁材料的生产已发展成为一个大产业,Nd-Fe-B已成为应用最广泛的稀土永磁材料。NdFeB是目前世界上应用最广泛的稀土永磁材料,也是目前磁性最强的永磁材料。

     

    钕铁硼简介

     

    钕铁硼是一种稀土永磁化合物,其元素包括稀土金属钕、金属元素铁、非金属元素硼,以及添加的镨、镝、铌、铝、镓、铜等元素。钕铁硼永磁材料磁性能优越,且重量轻、价格便宜,在各个领域得到广泛应用,被称为“磁王”,是目前最便宜的磁铁材料。

    风电/水电

    钕铁硼强磁具有较大的磁晶各向异性场和较高的磁极化强度,其理论磁能积为64MGOe,其磁性能是100世纪人们所用的磁钢的19多倍,是通常的铁氧体和铝镍钴的10倍。超高的矫顽力和超高的能量密度使磁性材料元件的尺寸大大减小,从而又促进了仪器仪表、电声电机、计算机、手机等的小型化、轻量化、薄型化、高效化,并可促进产品的诸多改进或性能提高,使某些特殊的器件问世。钕铁硼具有优良的机械性能,易于切削加工,制备技术比较成熟,该磁体的居里温度约为580K,工作温度可达150摄氏度。

     

    钕铁硼不含战略元素Co、Ni,产品原料丰富,性价比高,销量大:自1983年问世以来,到2006年产量已达55,540吨,2015年更是猛增至130,000万吨左右。烧结钕铁硼永磁材料具有优良的磁性能,广泛应用于电子设备、电机、医疗、玩具、包装、五金机械、航天、航空等行业。

     

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