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高性能稀土钴永磁材料

技术简介

1、 技术研发背景

      “高性能稀土钴永磁材料”是国家重大科技专项“十一五”批准立项的“真空微波功率器件用磁性元器件”项目的专题子项目。

2、 技术突破

      通过专题技术研究,突破了永磁材料的低氧制粉工艺、大容量烧结与热处理工艺、加工工艺、精确充退磁工艺与磁体长期热稳定工艺等技术关键;确定了材料成分及工艺,并进行了永磁材料的制备。XGS223/199/350牌号及XGS239/160/350牌号永磁材料成分配方;工艺方面,制粉均采用湿法低氧工艺,XGS239/160/350牌号永磁材料采用大容量烧结工艺,而XGS223/199/350牌号永磁材料则两种工艺均有采用。永磁体使用制得的永磁材料通过机械加工得到,加工工艺为:电火花切割内外圆,无心磨床磨削外圆,内圆切片机切片。永磁体经外观检查,清洗,尺寸检查,磁化,磁场预处理,温度预处理等过程形成产品。


    


    


3、 实现的原理和途径等

      本产品通过高性能的材料配方和工艺保证材料具有高的磁性能,通过永磁体的设计、长期热稳定工艺、样品的加速退化试验及工作寿命的预计、环境摸底试验等技术途径,保证高性能永磁体能够满足行波管等微波功率器件高稳定、长寿命的使用要求。


技术指标

      主要技术指标具体要求如下。

      永磁材料:用两个代表品种表示为XGS223/199/350、XGS239/160/350,其主要考核指标如下:

      材料主要磁性能指标包括4方面的具体内容,见表1。

      1)材料主要磁性能指标:


表1 高性能永磁材料主要磁性能指标

最大磁能积

内禀矫顽力

剩磁/矫顽力

可逆温度系数

最高工作温度

(BH)max

HcJ

 Br / (μ0 HcB

α

Tm

kJ/m3

kA/m

%/ºC

ºC

    XGS223/199/350

223±16

1989

1.01.2

-0.035±0.005

300

 XGS239/160/350

239±16

1592

1.01.2

-0.035±0.005

250

测试条件

标准大气压

测量温度范围:

55℃~150

 

      

      2) 不可逆损失η

      材料的不可逆损失η应优于-3% (XGS239/160/350测量温度范围:-55℃~250℃;XGS223/199/350测量温度范围:-55℃~300℃)。

      3)磁不稳定度

      外加反向磁场为1 T时,材料的磁不稳定度ξ<3%。

      4)环境适应性

      通过高性能稀土钴永磁材料详细规范规定的按GJB360B—2009进行的温度冲击、稳态湿热、高温寿命等环境适应性试验。

      由表2可见,材料性能达到了美国EEC公司2:17-31、2:17-27以及日本信越的R32HS水平。

      本项目高性能稀土钴永磁材料的两个代表牌号XGS223/199/350和XGS239/160/350的基本磁性,分别达到了美国EEC公司的2:17-29和2:17-31,优于日本信越的R33H和R32HS。

      表2为本项目高性能稀土钴永磁材料的XGS239/160/350牌号的样品共四个送寄到美国University of Dayton Magnetics Lab.进行对比测试(University of Dayton Magnetics Lab是稀土钴永磁的奠基者)详见表2。


表2 XGS239/160/350牌号美国University of Dayton Magnetics Lab与我所测试的对比结果

样品号

测试

单位

(BH)max

HcJ

Hk

Br

HcB

kJ/m3

kA/m

kA/m

T

kA/m

1#

本所

240.4

>2190

1226

1.125

847

Dayton

235.2

>1910

1237

1.113

837

2#

本所

230.5

>2201

1103

1.107

825

Dayton

235.3

>1910

1229

1.107

844

3#

本所

233.4

>2209

1134

1.110

833

Dayton

254.3

>1910

1222

1.151

875

4#

本所

238.6

>2201

1229

1.119

845

Dayton

250.1

>1910

1353

1.136

875


技术特点

      采用正交试验法进行试验,可获得成分与工艺对材料磁性能影响的系统信息。为制定材料设计规范,扩展材料牌号奠定基础。

      通过磁场及成型模具的仿真,成型工艺的改进,使得永磁体产品的磁偏角(横向磁通密度)得以降低。

      项目研制的高性能稀土钴永磁材料,具有内禀矫顽力高,抗退磁能力强的特点。永磁体具有低的横向磁通密度、高的抗退磁能力、长期稳定的磁性能等特点。


预期效益

      本项目搭建的技术平台更能生产其它型号规格的永磁体材料,可广泛应用于除航空、航天、电子等领域外,如电动汽车、传感器、动力与传动、贯导器件等民用领域,
具有良好的经济效益及社会效益,预计可取得近5亿元的直接经济效益。