永磁材料

中文名称：永磁材料
英文名称：magnetically hard material;permanent magnetic material
定义1：对于磁感应强度以及磁极化强度具有高矫顽性的磁性材料。 所属学科：电力（一级学科）；通论（二级学科）
定义2：矫顽力相当大、磁能积相当高的磁性材料。

　具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。又称硬磁材料。实用中，永磁材料工作于深度磁饱和及充磁后磁滞回线的第二象限退磁部分。常用的永磁材料分为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料和复合永磁材料。

铝镍钴系永磁合金
　　以铁、镍、铝元素为主要成分，还含有铜、钴、钛等元素。具有高剩磁和低温度系数，磁性稳定。分铸造合金和粉末烧结合金两种。20世纪30～60年代应用较多，现多用于仪表工业中制造磁电系仪表、流量计、微特电机、继电器等。
铁铬钴系永磁合金
　　以铁、铬、钴元素为主要成分，还含有钼和少量的钛、硅元素。其加工性能好，可进行冷热塑性变形，磁性类似于铝镍钴系永磁合金，并可通过塑性变形和热处理提高磁性能。用于制造各种截面小、形状复杂的小型磁体元件。
永磁铁氧体
　　主要有钡铁氧体和锶铁氧体，其电阻率高、矫顽力大，能有效地应用在大气隙磁路中，特别适于作小型发电机和电动机的永磁体。永磁铁氧体不含贵金属镍、钴等，原材料来源丰富，工艺简单，成本低，可代替铝镍钴永磁体制造磁分离器、磁推轴承、扬声器、微波器件等。但其最大磁能积较低，温度稳定性差，质地较脆、易碎，不耐冲击振动，不宜作测量仪表及有精密要求的磁性器件。
稀土永磁材料
　　主要是稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。前者是稀土元素铈、镨、镧、钕等和钴形成的金属间化合物，其磁能积可达碳钢的150倍、铝镍钴永磁材料的3～5倍 ，永磁铁氧体的8～10倍，温度系数低，磁性稳定，矫顽力高达800千安／米。主要用于低速转矩电动机、启动电动机、传感器、磁推轴承等的磁系统。钕铁硼永磁材料是第三代稀土永磁材料，其剩磁、矫顽力和最大磁能积比前者高，不易碎，有较好的机械性能，合金密度低，有利于磁性元件的轻型化、薄型化、小型和超小型化。但其磁性温度系数较高，限制了它的应用。
复合永磁材料
　　由永磁性物质粉末和作为粘结剂的塑性物质复合而成。由于其含有一定比例的粘结剂，故其磁性能比相应的没有粘结剂的磁性材料显著降低。除金属复合永磁材料外，其他复合永磁材料由于受粘结剂耐热性所限，使用温度较低，一般不超过150℃ 。但复合永磁材料尺寸精度高，机械性能好，磁体各部分性能均匀性好，易于进行磁体径向取向和多极充磁。主要用于制造仪器仪表、通信设备、旋转机械、磁疗器械及体育用品等。

永磁材料分类
概况
　　第一大类是：合金永磁材料，包括稀土永磁材料（钕铁硼Nd2Fe14B）、钐钴(SmCo)、铝镍钴（AlNiCo） 　　
第二大类是：铁氧体永磁材料（Ferrite） 　　

按生产工艺不同分为：烧结铁氧体、粘结铁氧体、注塑铁氧体，这三种工艺依据磁晶的取向不同又各分为等方性和异方性磁体。 　　

这些就是目前市面上的主要永磁材料，还有一些因生产工艺原或成本原因，不能大范围应用而淘汰，如Cu-Ni-Fe（铜镍铁）、Fe-Co-Mo（铁钴钼）、Fe-Co-V（铁钴钒）、MnBi（锰铋）

稀土永磁材料
　　稀土永磁材料（钕铁硼Nd2Fe14B） 　　

按生产工艺不同分为以下三种 　　

（1）、烧结钕铁硼（Sintered NdFeB）——烧结钕铁硼永磁体经过气流磨制粉后冶炼而成，矫顽力值很高，且拥有极高的磁性能，其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10倍以上。其本身的机械性能亦相当之好，可以切割加工不同的形状和钻孔。高性能产品的最高工作温度可达200摄氏度。由于它的物质含量容易导致锈蚀，所以根据不同要求必须对表面进行不同的凃层处理。(如镀锌、镍、环保锌、环保镍、镍铜镍、环保镍铜镍等)。非常坚硬和脆，有高抗退磁性，高成本/性能比例，不适用于高工作温度（＞200℃）。 　　

（2）、粘结钕铁硼（Bonded NdFeB）——粘结钕铁硼是将钕铁硼粉末与树脂、塑胶或低熔点金属等粘结剂均匀混合，然后用压缩、挤压或注射成型等方法制成的复合型钕铁硼永磁体。产品一次成形，无需二次加工、可直接做成各种复杂的形状。粘结钕铁硼的各个方向都有磁性，可以加工成钕铁硼压缩模具和注塑模具。精密度高、磁性能极佳、耐腐蚀性好、温度稳定性好。 　　

（3）、注塑钕铁硼（Zhusu NdFeB）——有极高之精确度、容易制成各向异性形状复杂的薄壁环或薄磁体

　　稀土元素在地壳中丰度并不稀少，只是分散而已。因此，虽然稀土的绝对量很大，但就目前为止能真正成为可开采的稀土矿并不多，而且在世界上分布极不均匀，主要集中在中国、美国、印度、前苏联、南非、澳大利亚、加拿大、埃及等几个国家，其中中国的占有率最高。

(1)中国 中国占世界稀土资源的41.36%，是一个名符其实的稀土资源大国。稀土资源极为丰富，分布也极其合理，这为中国稀土工业的发展奠定了坚实的基础。 　　主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿、江西风化壳淋积型稀土矿、湖南褐钇铌矿和漫长海岸线上的海滨砂矿等等。 　　白云鄂博稀土矿与铁共生，主要稀土矿物有氟碳铈矿和独居石，其比例为3∶1，都达到了稀土回收品位，故称混合矿，稀土总储量REO为3500万吨，约占世界储量的38%，堪称为世界第一大稀土矿。 　　微山稀土矿和冕宁稀土矿是以氟碳铈矿为主，伴生有重晶石等，是组成相对简单的一类易选的稀土矿。 　　江西风化壳淋积型稀土矿是一种新型稀土矿种，它的选冶相对较简单，且含中重稀土较高，是一类很有市场竞争力的稀土矿。 　　中国的海滨砂也极为丰富，在整个南海的海岸线及海南岛、台湾岛的海岸线可称为海滨砂存积的黄金海岸，有近代沉积砂矿和古砂矿，其中独居石和磷钇矿是处理海滨砂回收钛铁矿和锆英石时作为副产品加以回收。 　　总之中国的稀土资源储量大，矿种和稀土元素齐全，稀土品位高，矿点分布合理等。 　　

(2)美国 美国它的稀土资源约占12.50%，其稀土消费和氟碳铈矿产量几年来一直居世界第一，但近几年稀土产量已退居第二位，让位于中国(由于美国政府十分重视稀土的保护，而中国稀土由于管理不善被严重浪费)。 美国稀土资源主要有氟碳铈矿、独居石及在选别其它矿物时，作为副产品可回收黑稀金矿、硅铍钇矿和磷钇矿。

稀土开采对环境的破坏
　　例子1：邹陶村共有田地500余亩，其中20亩过去被征用开采稀土矿，受污染的农田则超过80亩。据介绍，过去邹陶村稀土矿用老式的开采方法：在山包上挖洞、稀土与粘土一齐挖出、用草酸与粘土发生化学反应提炼出初级稀土。这样一来，山包上的土几乎被挖空，造成严重的水土流失和表面植被破坏。 　　   
草酸严重污染水质，邹陶村附近的和山岩水库被严重破坏，而这个担负着供应兴宁军用机场官兵的饮用水和附近四五个镇农田灌溉重任的水库，如今只剩下不足一米的池塘了。当地村民称他们的饮用水“怪味水”，拿到兴宁市环保检测站检验时，发现PH值、亚硝酸盐、铁、铅等多个项目超标，根本无法饮用，现在村民都只能喝从远处山上引下的山泉。 　　例子2：大规模非法开采稀土矿，经硝酸铵、硫酸等剧毒化学药水洗矿的废水不作任何处理，大量直接排入河里。从各个挖矿点看到，大量机械在几个山头全面开工，大片青山变为黄土高坡，大片树木已被砍伐，山下的洗矿池里硫酸硝酸铵等化学品(听说还有其它有害化学药品)的臭味在一公里之外也可闻到。大量有剧毒的废水直接穿过水稻田而排入小河流入西支江。废水所到之处，农作物全部死亡，小河中的鱼虾因死亡也发出一阵阵的恶臭。此外，每逢大雨来临，山上大量裸土被洪水冲下山，造成大量农田被淹没。

　中国是在敞开了门不计成本地向世界供应稀土。著名的有良心的意大利稀土问题研究专家德古拉伯爵在其文章中称：中国稀土在世界的比例，不久前说的是85%以上，但是目前中国的实际稀土量已经不足世界的30%，我们稀土储量的三分之二已经流失。 美、俄以及一些是有稀土资源的欧洲国家都早已经封矿，均为从中国进口稀土。日本已经囤积中国稀土足够其国内使用三十年，掌握稀土国际定价权。对比这些年国际铁矿石、石油价格不停的翻倍增长，中国稀土的浪费让人困惑。 稀土开采属于重污染行业，白云鄂博矿区的村民癌症比例很高，羊群的羊毛很难看，有些羊长着内外双重牙齿。对稀土企业应当收取高额的资源税、环保税，不能让资源便宜出口，而把污染留给国内。而现在我们保护稀土的措施手段粗糙、政策愚蠢，没有遵守国际博弈的游戏规则，导致授人以柄，被欧美进行WTO诉讼，国际处境非常被动。我们要要利用规则进行博弈，控制国内市场炒高资源价格并且建立国家的战略储备，国内使用稀土的企业，可以进行高科技的补贴。这才是符合国际游戏规则的措施，才是利用规则维护国家根本利益的关键。