1、1世界新材料热点稀土磁材冯明星上海跃龙有色金属有限公司 上海 200949摘要 本文介绍了稀土磁材，特别是钕铁硼的新进展。关键词：稀土永磁自二十世纪六十年代发现稀土过渡族金属间化合物具有优良的磁性能以来，其发展速度惊人，特别是稀土永磁材料来说已有三代的发展史。就拿钕铁硼来说，它的实验值与理论值相当接近，而且产量雄居三代稀土永磁之首，形成了一大产业。本文将对各种稀土磁材作以介绍。1、钐钴类（1:5 型与 2:17 型）以 SmCo5 为代表的第一代稀土永磁和以 Sm2(Co,Cu,Fe,Zr)17 为代表的第二代稀土永磁已是成熟的产品，近年来增长速度趋缓，但它具有优异的抗磁能力、高的耐热性和良好
2、的防锈性能尚不能为其他磁材所取代，特别是近来发现的耐高温达 500的 2:17 型钐钴，更引起人们对其深入研究的兴趣，1999 年 IEEE 国际磁学会议上报导了Sm(Coba1Fe0.09Cu0.09Zr0.03)7.69 在 400时 HCM 为 13KOe，( BH)m14MGOe; Sm(Coba1Fe0.04Cu0.09Zr0.02)7.69 在 500H CM 仍有 7.5KOe。在 2000 年在日本仙台举行的国际稀土磁体讨论会上耐高温的钐钴永磁成为热门话题。上海跃龙有色金属有限公司、浙江“天女” 、 “远望” 、四川“电子九所”和“航磁所”是生产钐钴主要国内企业。2、钕铁硼（2
3、:14 型）众所周知，作为第三代稀土永磁的钕铁硼自 1983 年以来取得突飞猛进的发展，全国磁性材料与器件行业协会统计与预测的情况如下：钕铁硼产量 万吨1995 年 2000 年 2005 年世界 中国 世界 中国 世界 中国0.5 0.18 1.26 0.5 2.4 1.0国内三环公司系统较早实现规模化生产烧结钕铁硼， “宁波科宁达公司”是代表，2000 年，产钕铁硼 1000 吨。近年来钕铁硼在国内发展很快，生产能力大大扩张，其重心在宁波，2000 年几乎占了全国产量和一半，其中“韵升公司”达 1100 吨，位居全国第一。 “金鸡” 、 “招宝” 、 “松科”等上规模企业有二十家左右。京津
4、地区有“环磁” 、 “银纳” 、 “三环东喜” 、 “中磁”等年产数百吨的企业。广东的“韶源” ， “京粤”等上规模的企业雄居南方。2山东有“中舜” ，特别要提的是烟台的“正海” 、 “首钢”这两家公司分别投资亿元以引进国外先进设备，采用最先进的 SC，HD 工艺规模生产 45MGOe 以上的钕铁硼，要成为全国一流企业。山西的钕铁硼企业的崛起很快，有“藏山” 、 “恒磁”等二十几家，他们在市场竞争中充分利用了适宜的气候条件和较廉价的电力和人力，以较低的价格扩展业务。四川“五粮液”与“金川”合作投资亿元发展钕铁硼， “电子九所”将原有的生产线扩大成公司，并获国家资金支持。天津“麦格昆磁”是美国
5、MQI 在中国新发展的企业，快淬钕铁硼粉的生产线已投产，四川“核动力院” 、浙江“朝日科” 、山东“牛山”等也生产快淬钕铁硼粉，四川“电子九所”要搞成粘结钕铁硼示范生产线， “银河”的粘结钕铁硼产量在国内处于前列，山东“邦帝” 、宁波“韵升”也搞粘结钕铁硼。上海在烧结钕铁硼方面有“冶西” 、 “沪佳” ，而“友申”主要生产电动自行车用磁体，新发展的“洛克”投产在即，远期有 1000 吨/年规模，总部在上海某日资企业拟搞3000 吨/年规模的生产线。 “跃浦 ”有发展快冷 Nd-Fe-B 铸片的计划。在粘结钕铁硼方面有“核八所” 、 “杰灵”等，搞得最好的是“上海爱普生” ，近来已将在日本的粘结
6、钕铁硼生产线全部转到上海生产，目前是境内粘结钕铁硼水平最高的企业。在国外， “住友” 、 “日立” 、 “VAC”等公司的烧结钕铁硼有 50MGOe 的产品，还能提供耐温达 200以上的高矫顽力型烧结钕铁硼。目前国内生产烧结钕铁硼多数在 3540MGOe，部分企业可提供 4045MGOe ，少量提供 45MGOe 以上产品，所以我国是钕铁硼的大国，但还不是强国。要提高钕铁硼的性能总量环绕尽可能提高磁性相含量、提高密度和提高取向度这几个方面进行。近年钕铁硼性能的提高多采用了快冷带铸（SC ）氢爆（HD ）来减少软磁性相 Fe 和氧的含量，用类似于快淬的设备将含 Nd 接近 30%的钕铁硼合金熔体
7、在约 1 米/秒数量级的水冷铜轮冷却，此时越过包晶反应，使得到的薄带中 Fe 很少，再经氢爆，达到适宜的颗粒度上气流磨，用橡皮等静压提高取向度和密度，当然全过程的低氧工艺被采用是必不可少的。钕铁硼的应用面很广，除了电机、MRI 之外，电脑是钕铁硼的一大用武之地，2000年电脑在国内约 600 万台，世界上为 1 亿台，硬盘驱动器 1.2 亿台，软盘驱动器 2.7 亿台，CD-ROM 和 DVD-ROM 驱动器 800 万台、打印机 250 万台，均需要 42MGOe 以上钕铁硼，计算机总共需 4000 吨钕铁硼，通讯市场也很大，手机、BP 机就需 1 亿只磁体，有1000 吨钕铁硼的潜在市场，
8、汽车世界产量 5500 万辆，需 5000 吨钕铁硼。在家用电器方面 CD、 VCD、 DVD、数字摄象机、照相机、组合音响小型化方面也大量需要钕铁硼，约 1000 吨。钕铁硼的主要专利很快要失效了，这将迎来钕铁硼的大发展时期。3、钕铁氮（1:12 型）1:12 型稀土-铁化合物因铁含量高，有可能搞成成本低的永磁材料，北京大学杨应昌院士经十几年的研究发现，RFe 12 化合物经渗氮处理后，化合物中的 Fe-Fe 交换作用增强，而 R-Fe 交换作用则减弱，氮化物的居里温度因此增高，氮间隙原子改变稀土亚晶格从而引起磁晶各向异性变化，Sm 由 c 轴变成易面，而 Pr、Nd、Tb 和 Ho 则由易
9、面变为3易轴。以 Nd(Fe,Mo)12Nx 为主成份的永磁材料将由北大中核股份有限公司在深圳投产。4、钐铁氮（2:17 型及 3:29 型）Sm2Fe17N3 已有日本住友矿山生产的产品，牌号有 S3A12M、S3A9M、S3A 6M， （BH） m 达 13.2MGOe，具有易充磁的特点，工艺可用还原扩散法。3：29 相实际上是 1:12 与 2:17 之间的结构，Sm 3(Fe,TM)29Nx 是新开发的永磁材料，如 Sm3(Fe0.93Ti0.07)29N5 居里温度 750K，300K 时各向异性场达 102KOe。5、交换耦合纳米复合永磁材料交换耦合纳米复合永磁材料是由高饱和磁化强
10、度的软磁相和高矫顽力的硬磁相以纳米（10nm）结构为基础组成并通过交换耦合的紧密束缚作用使软磁相磁硬化的永磁材料，它被视为永磁材料发展的一个里程碑。经理论计算 Nd2Fe14+Fe 的(BH )m 可达800KJ/m3，现已制出的 Nd2Fe14B+Fe 的(BH )m=185KJ/m3。由于烧结工艺会导致晶粒长大，不易得到纳米结构，目前只能作粘结磁体。最近 Skomsk 和 Coey 等人提出合成新的两相磁体的构想，即利用一定的工艺手段可使纳米晶沿一定方向生长。据报导日本三荣化成公司用新技术研制出最大的磁能积达 555.6KJ/m3 的稀土磁体，开发成功（BH） m 达 437.8KJ/m3
11、 的烧结磁体和 143.2KJ/m3 注射成型磁体和 199KJ/m3 压制成型磁体。据说该公司采用以下工艺，工艺一：针状铁矿粉与磷酸铝混合还原铁矿粉热处理并扩散稀土和硼再包复磷酸铝；工艺二：锌粉混入 RFeB 中，破碎混合物磁场取向压制烧结除锌；工艺三：在 NdFe B 晶界和晶内生成非磁性氧化物，实现纳米化的单畴结构，由畴壁钉扎形成高矫顽力。到底真实情况如何，让我们拭目以待。6、其他稀土磁性材料除了稀土永磁材料之外，有几种稀土磁性材料其性能超常优越，简介如下：超磁致伸缩材料（Tb,Dy）Fe 2，据说做成的声纳发出的信号可以从上海传太平洋对岸。巨磁电阻材料 GMR、庞磁电阻材料 CMR 主要成份是 La-Mn-O,IBM 公司将其用于读出磁头，已有产品。磁致冷材料如 Gd-Ga-Si,La-Fe-Al,La-Fe-Si 是有希望的材料。综上所述，稀土磁材就永磁来说已是一大产业，还不断地向前发展中，而且稀土磁材还涉及到磁致伸缩、磁电阻、磁致冷等方面，前景广阔。稀土磁材成为世界新材料的热点是理所当然的。
