一、前言

    谁都知道磁性材料对电机技术具有决定性的作用。尤其是高效小型精密电机，由于磁性材料决定了永磁电机的性能；因此不仅仅是磁性能，对磁钢的尺寸精度、机械强度等综合性能都有要求；从软性磁钢到高性能的稀土烧结磁钢在各种永磁电机中都有应用。最近在一些大型电机中为了提高能效也开始引入永磁磁钢；磁性材料决定了激磁线圈的磁路，为了降低电机的损耗，现在这正在研究提高磁性材料的饱和磁场的磁密度。

二、永磁材料的发展

    随着社会发展步入高度电气化，对磁性材料的需求量也越来越大。图l是靠永磁材料支撑的产业领域。图2是永磁材料的发展历史。最早是1917年日本东北帝国大学的多光太郎博士发明的ks钢，在1940年初上市；这是一种以铁为基本材料含铝(al)、镍(ni)和钴(co)等成份的合金，这是最初的铝镍钴磁钢原型。此后从36kj／m³(4.5mgoe)到80kj/m³(l0mgoe)的许多高性能的铝镍钴材料相继开发出来，但到了70年代后期由于钴的资源稀少价格上升，使得铝镍钴磁钢的生产大大减少。由于铝镍钴磁钢具有随温度的变化对磁性能影响小的优点，所以到现在一些精密机器特殊场合，例如计测仪表等仍然采用铝镍钴磁钢。

 

     铁氧体磁钢的原型最早是1929年东京工业大学的加藤与五郎、武井武两个博士发明的op磁钢。1952年荷兰的菲津浦公司开发了铁氧体磁钢，后来1963年又开发出钐铁氧体磁钢。特性在20-35kj/m³ (2.7-4. 4mgoe)左右。由于这种磁钢以资源丰富、价廉的氧化铁(fe₂o₃)为主要原材料，所以开始用作扬声器、微波炉的磁钢材料；现在在汽车、电气产品、家电以及工业用各种电机中广泛采用这种磁钢。生产量占全部永磁钢产量的百分之九十六左右。后来铁氧体的磁钢性能不再提高，特别是电气产品和工业电机领域迫切要求提高铁氧体磁钢的性能，1997年出现了含镧和钻的钐铁氧体磁钢，这种磁钢有接近极限的高磁密度、高矫顽力特性的磁性能。

    稀土类永磁磁钢的历史是从1966年开始的，当时美国的g．hoffer和k.strnat二个博士提出以稀土类一钻的化合物为基本材料生产稀土磁钢。发现了稀土类元素4f电子和迁移元素3d电子为基础的新金属化合物。首先出现了1-5型钐一钛磁钢，到了以70年代高性能smco₅（钐一钴）磁钢开始实际投入应用，磁性能达到119-159kj/m³ ( 15-20mgoe)。

    在这一期间，对早期的sm-co系列磁钢进行了改良，1975年日本的表好夫博士在sm₂co₁₇中加入铜(cu)和(fe)，开发出了sm(co，fe，cu)．系列稀土磁钢。217型sm—co磁钢达到l99_239kj/m³ (20-30mgoe)的高磁性能，使磁钢性能向前大大飞跃了一步。

  但是这种磁钢的主要材料钴和钐是稀有元素，价格很高。钐（sm）元素在稀土矿石中的含量只有百分之0.5-3.1，而钴材料的主要出产国在菲州的刚果，已成为战略物资；随着世界形势的变化，价格即高而且起落不定，所以sm-co系列的磁钢不可能成为大量消费的磁钢材料。

    磁材研究人员和磁材用户一直梦寐以求开发出不含钴的永磁钢。这一梦想的实现是在1982年日本佐川真人博士发明的钕(nd)铁(fe)一硼（b）稀土磁钢。这种新发现的磁钢是以nd₂fe ₁₄b的金属化合物为基本元素材料的永磁磁钢；钕在稀土类元素中含量丰富、铁更是不成问题，以这二种元素作主要材料的永磁磁钢达到了279～398kj/m³( 35 -50mgoe)的高性能，这对于高度电子化的现代社会来讲无疑是特大喜讯，这样就可以在各种领域广泛使用。

 

     图3是住友特殊金属株式会社原料配合(neomax)和日立金属株式会社的磁材公司磁性材料事业部2004年4月1日发表的烧结钕铁硼磁钢的****磁能积特性。1984年本公司在世界上首先开始批量生产烧结钕铁硼磁钢，当时达到239-279kj/m³( 30-35mgoe)的高性能。后来用镝(dy)等来置换。一部分钕(nd)，又添加铝、铜等，再添加钴、钼(mo)等使矫顽力提高，改善耐热性、提高抗腐蚀性。另外以精密控制方法，在世界上首创严格控制铸造合金的结晶组织。将当时钢铁界还在研究中的非晶钢溶炼技术率先应用于钕铁硼磁钢的批量生产中。这种方法如图4所示，将成分配好的合金溶液连续浇在旋转的滚筒上，这样可以得到均匀细微的铸