稀土永磁材料-(上册)

上册目录 1 引言1.1永磁材料的磁性特征1.2永磁材料的发展简史1.3稀土永磁材料的发展现状1.3.1稀土永磁材料的研发现状1.3.1.1新材料探索1.3.1.2制备工艺技术改进及磁体研发1.3.2稀土永磁材料的产业现状1.3.3稀土永磁材料的前景展望1.4稀土元素的特征1.4.1 稀土原子和离子的电子构型和半径1.4.2稀土原子和离子的价态和电负性1.4.3稀土金属的晶体结构和物理化学性质1.5稀土资源1.5.1全球稀土资源1.5.2中国稀土资源参考文献2 稀土过渡族合金相图2.1相图与稀土永磁材料的关系2.1.1相图2.1.2相图与稀土永磁材料2.2二元系R-Co相图2.2.1 R-Co相图2.2.2 SmCo5和Sm2Co17附近区域的二元Sm-Co相图2.2.3 R2Co17合金多形性的结构相图2.2.4 Sm-Cu和Co-Cu二元相图2.3 Sm-Co基的多元相图2.3.1 三元Sm-Co-Cu等温截面图2.3.2四元Sm-Co-Cu-Fe纵截面相图2.3.3五元Sm-Co-Cu-Fe-Zr纵截面相图2.4 二元系R-Fe相图2.4.1 R-Fe相图2.4.2 Nd-B和Fe-B二元相图2.5 三元系R-Fe-B相图2.5.1 Nd-Fe-B相图2.5.2 Pr-Fe-B相图2.5.3 Tb-Fe-B和Dy-Fe-B相图2.5.4 Ce-Fe-B相图2.6 三元系R-Fe-X相图2.6.1 Nd-Fe-Al相图2.6.2 Nd-Fe-Cu相图2.6.3 Nd-Fe-Ga相图2.6.4 Nd-Fe-C相图2.6.5 Sm-Fe-Ti相图2.7四元系Nd-R-Fe-B或Nd- Fe-B-X相图2.7.1 Nd-Dy-Fe-B相图2.7.2 Nd-Fe-B-O相图2.7.3 Nd-Fe-( C/B)-Cu相图2.7.4 Nd-Fe-B-Ga相图2.8 Nd-Fe-B系合金的非平衡相图2.8.1 Nd-Fe-B三元合金的非平衡相图2.8.2 Nd-Dy/Tb-Fe-B四元合金的非平衡相图2.9 Sm-Fe系合金非平衡相图参考文献3 稀土过渡族金属间化合物的晶体结构3.1稀土过渡族金属间化合物的晶体结构概述3.1.1晶体结构的一般描述3.1.2二元和三元稀土过渡族金属间化合物的晶体结构3.2 CaCu5型晶体结构3.3 二元R-T化合物的晶体结构转变3.3.1富稀土二元Rm+nT5m–n（m > 0, n > 0）化合物的晶体结构转变3.3.1.1 RT5至RT23.3.1.2 RT5至RT33.3.1.3 RT5至R2T73.3.1.4 RT5至R5T193.3.2富过渡族二元Rm+nT5m–n（m > 0, n < 0）化合物的晶体结构转变3.3.2.1 RT5至R2T73.3.2.2 RT5至R2T173.3.2.3 RT5至R3T293.3.2.4 RT5至RT123.4 R2T17化合物的晶体结构3.4.1 Th2Ni17型晶体结构3.4.2 Th2Zn17型晶体结构3.4.3 TbCu7型晶体结构3.5其它二元R-T化合物的晶体结构3.5.1 MgCu2型晶体结构（Laves 相）3.5.2 Ce2Ni7和Gd2Co7型晶体结构3.6 Nd2Fe14B型晶体结构3.7其它三元R-T- M化合物的晶体结构3.7.1 NdFe4B4型晶体结构3.7.2 Nd6Fe13Si型晶体结构3.7.3 ThMn12型型晶体结构3.7.4 Nd3(Fe,Ti)29型晶体结构3.8间隙R-T化合物的晶体结构3.8.1 Sm-Fe-X（X = N或C）化合物的Th2Zn17型晶体结构3.8.2 Nd-(Fe,M)-N氮化物的ThMn12型晶体结构3.8.3 Nd2Fe14BHx氢化物的晶体结构参考文献4 稀土永磁材料的内禀磁性4.1 稀土过渡族金属间化合物的磁相互作用4.1.1 3d电子的磁性与相互作用4.1.2 4f电子的磁性与相互作用4.1.3 3d-4f电子的相互作用4.1.4 分子场模型与交换作用4.1.4 .1 T-T交换作用4.1.4 .2 R-R交换作用4.1.4 .3 R-T交换作用4.2 稀土过渡族金属间化合物的晶场相互作用4.2.1晶场相互作用的一般表达形式4.2.2 Racah 张量算子：混合J多重态4.2.3 Stevens 等效算子：单一J多重态4.2.4点电荷近似4.2.5交换与晶场模型4.3稀土过渡族金属间化合物的磁晶各向异性4.3.1 磁晶各向异性一般描述4.3.2过渡族金属次晶格的磁晶各向异性4.3.3稀土次晶格的磁晶各向异性4.4晶场相互作用与磁晶各向异性的典型实例4.4.1 RCo54.4.2 R2Co174.4.3 R2Fe14B4.4.4 R2Co14B4.4.5 RFe11Ti4.4.6间隙R-T化合物4.4.6.1 Sm2Fe17Ny4.4.6.2 Nd(Fe11Ti)Ny4.4.6.3 Sm3(Fe,Ti)29Ny4.5稀土永磁材料的内禀磁性4.5.1 居里温度4.5.2饱和磁化强度4.5.3磁晶各向异性场4.5.4 (Nd,R)2(Fe,T)14B的内禀磁性4.5.4.1 (Nd,R)2(Fe,M)14B的居里温度4.5.4.2 (Nd,R)2(Fe,M)14B的饱和磁化强度4.5.4.3 (Nd,R)2(Fe,M)14B的磁晶各向异性场4.5.4.4 (Pr0.41Nd1.27Tb0.28Dy0.04)(Fe13.74Co0.26)B的内禀磁性参考文献 5 稀土永磁材料的永磁性能5.1稀土永磁材料永磁特性的描述5.1.1稀土永磁材料的磁化过程5.1.2稀土永磁材料的室温永磁特性5.1.3稀土永磁材料永磁特性随温度的变化5.1.4稀土永磁材料永磁特性的长时间稳定性5.1.4.1长时间稳定性的对数规律5.1.4.2室温下的长时间稳定性5.1.4.3高温下的长时间稳定性5.1.5永磁特性与内禀磁性及显微结构的关系5.2烧结1:5型R-Co磁体的永磁性能5.2.1 烧结1:5型Sm-Co磁体5.2.2低剩磁温度系数1:5型Sm-Co磁体5.2.3 Pr、Ce、MM替代的烧结1:5型R-Co磁体5.3 烧结2:17型Sm-Co磁体的永磁性能5.3.1常规烧结2:17型Sm-Co磁体5.3.2高使用温度烧结2:17型Sm-Co磁体5.4烧结Nd-Fe-B磁体的永磁性能5.4.1烧结Nd-Fe-B磁体的永磁性能分类及规格5.4.2高性能烧结Nd-Fe-B磁体5.4.2.1高磁能积烧结Nd-Fe-B磁体5.4.2.2高矫顽力烧结Nd-Fe-B磁体5.4.2.3双高烧结Nd-Fe-B磁体5.4.3低剩磁温度系数烧结Nd-Fe-B磁体5.4.4 Ce、MM替代的烧结Nd-Fe-B磁体5.5粘结稀土永磁体的永磁性能5.5.1 Sm-Co粘结磁体5.5.2各向同性纳米晶R-Fe基粘结磁体5.5.2.1接近Nd2Fe14B正分成分的快淬Nd-Fe-B粘结磁体5.5.2.2低稀土含量快淬Nd-Fe-B粘结磁体5.5.2.3各向同性快淬Sm-Fe-N粘结磁体5.5.2.4 各向同性HDDR的R-Fe基粘结磁体5.5.3各向异性R-Fe基粘结磁体5.5.3.1 各向异性HDDR纳米晶Nd-Fe-B粘结磁体5.5.3.2各向异性Sm-Fe-N粘结磁体5.5.3.3杂化磁粉粘结磁体5.5.4其它稀土过渡族化合物磁粉5.5.4.1 TbCu7型Sm(Co,M) 7化合物5.5.4.2 ThMn12型Sm (Fe,M) 12化合物5.5.4.3 Nd5Fe17型Sm5(Fe,Ti)17化合物5.3.4.4其它间隙氮化物5.6热压和热变形Nd-Fe-B磁体的永磁性能5.6.1热压Nd-Fe-B磁体5.6.2热变形Nd-Fe-B磁体5.6.3背挤出辐射取向Nd-Fe-B环形磁体参考文献下册目录6 稀土永磁材料的其它特性6.1稀土永磁材料的力学特性6.1.1金属材料力学特性的表征6.1.2烧结稀土永磁材料的脆性断裂行为6.1.2.1 烧结Nd-Fe-B磁体的力学特性参数6.1.2.2 烧结稀土永磁材料的沿晶断裂6.1.2.3烧结稀土永磁体力学特性的各向异性6.1.3 改善烧结Nd-Fe-B磁体脆性的研究6.1.3.1 增加富Nd相含量提升Nd-Fe-B磁体的韧性6.1.3.2 添加其它元素提升Nd-Fe-B磁体的韧性6.1.3.3 制备方法和工艺参数对磁体韧性的影响6.1.4 粘结稀土永磁材料的力学特性6.2稀土永磁材料的电学特性6.2.1趋肤效应6.2.2稀土永磁材料的涡流损耗6.2.3稀土永磁材料的电学特性改善6.3稀土永磁材料的热膨胀和磁致伸缩6.3.1稀土永磁材料的热膨胀6.32 稀土永磁材料的磁致伸缩6.4稀土永磁材料的抗辐照性能6.4.1纯辐照对稀土永磁材料永磁性能的影响6.4.2辐照对稀土永磁材料永磁性能的综合影响6.5稀土永磁材料的化学特性6.5.1稀土永磁材料的氧化腐蚀6.5.2稀土永磁材料的电化学腐蚀6.5.3稀土永磁材料在氢气和氮气中的腐蚀6.5.4 稀土永磁材料的C、N和O杂质对磁体耐蚀性的影响参考文献7稀土永磁材料的磁化和反磁化7.1磁畴和磁相互作用能7.1.1磁畴和畴壁7.1.2磁相互作用能7.1.3单畴和单畴临界尺寸7.2技术磁化过程7.2.1起始磁化曲线7.2.2可逆和不可逆的畴壁位移7.2.3可逆和不可逆的磁畴转动7.3反磁化过程7.3.1磁滞回线和退磁曲线7.3.2矫顽力的起源7.3.3普通磁体反磁化过程的四个阶段7.4矫顽力的磁畴理论和唯象理论7.4.1矫顽力的磁畴理论7.4.2矫顽力的唯象理论7.4.2.1经验公式7.4.2.2热激活模型7.5矫顽力的微磁学理论7.5.1矫顽力的微磁学理论简介7.5.2理想单畴颗粒中磁矩的一致转动模式7.5.2.1磁场与易轴重合时的形核场（S-W模型）7.5.2.2一致转动模式的矫顽力的角度关系：S-W关系7.5.2.3矫顽力的垂直磁场关系：星形线7.5.3理想单畴颗粒中磁矩的非一致转动模式7.5.3.1涡旋模式7.5.3.2扭旋模式7.5.3.3非一致转动模式的矫顽力的角度关系：1/cos 规律7.5.4实际单个单畴颗粒的形核场7.5.4.1 K2 0的单畴颗粒的形核场7.5.4.2含有纳米结构软磁性区域的单畴颗粒的形核场7.5.4.3含有纳米结构软磁性区域的错取向单畴颗粒的形核场7.5.4.4晶粒形状和大小对形核场的影响7.5.5单畴颗粒集合体的形核场7.5.5.1晶间耦合对形核场的影响7.5.5.2纳米晶磁体磁相互作用的区分和量度7.5.5.3双晶粒模型的数值微磁学分析实例7.5.5.4包含错取向晶粒的单畴颗粒集合体的形核场7.5.5.5纳米晶磁体的矫顽力机制：交换耦合型7.5.6多畴单晶磁体的反磁化7.5.6.1反向畴从软磁性区域进入硬磁性相的穿行磁场7.5.6.2硬磁性相中磁性不均匀纳米区域的畴壁钉扎7.5.6.3单晶体中畴壁位移的1/con 关系7.5.7多畴多晶磁体的反磁化7.5.7.1晶粒形状和尺寸的影响7.5.7.2多晶磁体矫顽力的数值微磁学分析实例7.5.7.3普通磁体的矫顽力机制：形核型和钉扎型7.6烧结1:5型R-Co磁体的磁化和反磁化7.6.1烧结1:5型Sm-Co磁体的磁化和反磁化的实验观测7.6.2烧结1:5型Sm-Co磁体的矫顽力的微磁学分析7.7烧结2:17型Sm-Co磁体的磁化和反磁化7.7.1烧结2:17型Sm-Co磁体的磁化和反磁化的实验观测7.7.2烧结2:17型Sm-Co磁体的矫顽力的微磁学分析7.7.3烧结2:17型Sm-Co磁体的矫顽力的角度关系7.8烧结R-Fe-B磁体的磁化和反磁化7.8.1烧结R-Fe-B磁体的磁化和反磁化的实验观测7.8.2烧结R-Fe-B磁体的矫顽力的微磁学分析7.8.3烧结R-Fe-B磁体的矫顽力的角度关系7.9纳米晶R-Fe-B磁体的磁化和反磁化7.9.1部分退耦两相纳米晶R-Fe-B磁体的磁化和反磁化7.9.1.1部分退耦两相纳米晶R-Fe-B磁体的磁化和反磁化的实验观测7.9.1.2部分退耦两相纳米晶R-Fe-B磁体的微磁学分析7.9.2成分正分单相纳米晶R-Fe-B磁体的磁化和反磁化7.9.2.1正分成分的单相纳米晶磁体的磁化和反磁化的实验观测7.9.2.2正分成分的单相纳米晶R-Fe-B磁体的微磁学分析7.9.3双相纳米晶R-Fe-B复合磁体的磁化和反磁化7.9.3.1双相纳米晶R-Fe-B复合磁体的磁化和反磁化的实验观测7.9.3.2双相纳米晶R-Fe-B复合磁体的微磁学分析7.10纳米晶致密磁体的磁化和反磁化7.10.1热压和热变形磁体的磁化和反磁化的实验观测7.10.2热变形磁体的矫顽力的微磁学分析7.10.3热变形磁体的矫顽力的角度关系7.11间隙R-化合物磁体的磁化和反磁化7.11.1 Sm2Fe17Nx磁体的磁化和反磁化的实验观测7.11.2 Sm2Fe17Nx磁体的矫顽力的微磁学分析7.11.3 Sm2Fe17Nx磁体的矫顽力的角度关系参考文献8 稀土永磁材料制备8.1 烧结磁体制备工艺8.1.1 原料准备和合金制备8.1.2 粉末制备8.1.3 磁场取向成形8.1.4 烧结和热处理8.1.5 机械加工8.2烧结Sm-Co磁体制备8.2.1 高性能烧结2:17型Sm-Co磁体8.2.2 高使用温度烧结1:7型Sm-Co磁体8.3烧结Nd-Fe-B磁体制备8.3.1 高磁能积烧结Nd-Fe-B磁体8.3.2 高矫顽力烧结Nd-Fe-B磁体8.3.3 低温度系数烧结Nd-Fe-B磁体8.3.4 高耐腐蚀性烧结Nd-Fe-B磁体8.3.4.1添加Co、Ni改善烧结Nd-Fe-B磁体的耐蚀性8.3.4.2添加Al、Cu、Ga改善烧结Nd-Fe-B磁体的耐蚀性8.3.4.3添加V、Nb、Zr改善烧结Nd-Fe-B磁体的耐蚀性8.3.4.4其它添加物改善烧结Nd-Fe-B磁体的耐蚀性Ce、MM替代烧结Nd-Fe-B磁体8.3.5.1 Ce的混合价态与Ce2Fe14B的内禀磁性8.3.5.2快淬(R,Ce)-Fe-B合金的硬磁性8.3.5.3烧结(R,Ce)-Fe-B磁体8.4粘结磁体制备8.4.1 Sm-Co合金磁粉8.4.2 各向同性快淬稀土永磁粉末8.4.3 各向异性稀土永磁粉末8.4.4 磁粉-粘结剂的混合和混练8.4.5 粘结磁体成形8.2.6 机械加工8.5热压和热变形磁体8.6磁体表面防护处理技术8.6.1 湿法涂装8.6.2 干法涂装8.6.3 耐高温涂层参考文献9 稀土永磁材料的应用9.1永磁体的应用原理和应用分类9.1.1永磁体的应用原理9.1.2稀土永磁体应用分类9.2关于永磁电机的应用9.2.1在能源领域的应用9.2.2在交通运输领域的应用9.2.3在信息技术领域的应用9.2.4在消费电子领域的应用9.2.5在自动化和机器人领域的应用9.2.6在通用设备中的应用9.3关于磁力机械的应用9.3.1在矿山机械中的应用9.3.2在磁性轴承中的应用9.3.3在磁性分离技术中的应用9.4关于航空航天和尖端科技的应用9.4.1在微波管中的应用9.4.2在卫星和推进器中的应用9.4.3在自由电子激光器中的应用9.5关于各种磁效应的应用9.5.1在核磁共振仪中的应用9.5.2在信号传输工程中的应用9.5.3在磁化技术中的应用9.5.4在传感器中的应用9.6磁路分析和设计I--;磁路计算9.6.1磁路及磁路定律9.6.2永磁体等效磁路9.6.3磁路分析与计算实例9.7磁路分析和设计II--;有限元模拟9.7.1有限元分析简介9.7.2二维有限元分析和模拟实例9.7.3三维有限元分析和模拟实例参考文献附录附录1 磁学及其磁参量的单位换算表附录2 常用物理常数表附录3 不同形状磁体的磁导系数Pc的尺寸比关系图附录4 退磁因子表附录5 稀土永磁材料产品牌号与性能表索引