稀土磁鐵
編輯稀土磁鐵是由稀土元素合金制成的強力永磁體。 稀土磁體開發于 1970 年代和 80 年代,是制造的xxx類型的永磁體,產生的磁場明顯強于鐵氧體或鋁鎳鈷等其他類型的磁體。 稀土磁鐵通常產生的磁場可以超過 1.2 特斯拉,而鐵氧體或陶瓷磁鐵通常會產生 0.5 到 1 特斯拉的磁場。
有兩種類型:釹磁鐵和釤鈷磁鐵。 稀土磁鐵非常脆,也容易腐蝕,因此通常對它們進行電鍍或涂層處理,以防止它們斷裂、碎裂或碎成粉末。
稀土磁體的開發始于 1966 年左右,當時美國空軍材料實驗室的 K. J. Strnat 和 G. Hoffer 發現釔鈷合金 YCo5 具有迄今為止已知材料中xxx的磁各向異性常數。
稀土一詞可能會產生誤導,因為其中一些金屬在地殼中的含量可能與錫或鉛一樣豐富,但稀土礦并不存在于地層中(如煤或銅),因此在任何給定的立方體中 公里的地殼是罕見的。 目前主要來源是中國。 一些國家將稀土金屬列為具有重要戰略意義的金屬,而最近中國對這些材料的出口限制導致一些國家啟動了研究計劃,以開發不需要稀土金屬的強磁體。
強度說明
編輯稀土(鑭系)元素是鐵磁性金屬,這意味著它們可以像鐵一樣被磁化成為永磁體,但它們的居里溫度(鐵磁性消失的溫度)低于室溫,因此在純態下它們 磁性只在低溫下出現。 然而,它們與鐵、鎳和鈷等過渡金屬形成化合物,其中一些化合物的居里溫度遠高于室溫。 稀土磁鐵就是由這些化合物制成的。
稀土磁鐵的強度更大主要是由于兩個因素:
- 首先,它們的晶體結構具有非常高的磁各向異性。 這意味著材料的晶體優先沿特定晶軸磁化,但很難在其他方向磁化。 與其他磁鐵一樣,稀土磁鐵由微晶粒組成,在制造過程中在強大的磁場中排列整齊,因此它們的磁軸都指向同一方向。 晶格對改變其磁化方向的阻力使這些化合物具有非常高的矯頑磁力(抗退磁),因此成品磁體中的強退磁場不會降低材料的磁化強度。</li >
- 其次,稀土元素的原子可能具有高磁矩。 它們的軌道電子結構包含許多不成對的電子; 在其他元素中,幾乎所有的電子都以相反的自旋成對存在,因此它們的磁場相互抵消,但在稀土元素中,磁性抵消要少得多。 這是 f 殼層不完全填充的結果,它最多可包含 7 個不成對的電子。 在磁鐵中,不成對的電子排列成同向旋轉,從而產生磁場。 這使材料具有高剩磁(飽和磁化強度 Js)。 xxx能量密度B·Hmax與Js2成正比,因此這些材料具有儲存大量磁能的潛力。 釹磁鐵的磁能積B·Hmax按體積計算是普通磁鐵的18倍左右。 這使得稀土磁體比具有相同場強的其他磁體更小。
磁性
編輯用于比較永磁體的一些重要特性是: 剩磁 (Br),測量磁場強度; 矯頑力 (Hci),材料抗退磁的能力; 能積(B·Hmax),磁能密度; 居里溫度 (TC),即材料失去磁性的溫度。 稀土磁鐵具有更高的剩磁、更高的矯頑力和能量積,但(對于釹)居里溫度低于其他類型。 下表比較了兩種類型的稀土磁體,即釹 (Nd2Fe14B) 和釤鈷 (SmCo5) 與其他類型的永磁體的磁性能。
類型
編輯釤鈷
釤鈷磁鐵(化學式:SmCo5)是xxx個發明的稀土磁鐵家族,由于成本較高和磁場強度較低,因此與釹磁鐵相比使用較少。 然而,釤鈷具有更高的居里溫度,這為這些磁體在高工作溫度下需要高場強的應用創造了一個利基市場。
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