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磁铁的文献记载
其他古籍如《山海经》中也有类似的记载。磁石的吸铁特性很早就被人发现,《吕氏春秋》九卷精通篇就有:“慈招铁,或引之也。”那时的人称“磁”为“慈”他们把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为:“石是铁 的母亲,但石有慈和不慈两种,慈爱的石头能吸引他的子女,不慈的石头就不能吸引了。” 汉以前人们把磁石写做“慈石”,是慈爱石头的意思。
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钕铁硼磁铁作为第三代稀土永磁材料,钕铁硼具有原材料丰富、价格低廉以及高剩磁Br和高磁能积(BH)m的特点,在许多技术领域中已成为重要的组元,如计算机技术、信息技术、航空航天技术、交通运输(汽车)技术等,尤其是混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)用的各种电机对钕铁硼的需求量较大。然而三元系烧结钕铁硼的矫顽力Hcu.偏低,温度稳定性差的缺点限制了它的应用。
目前企业广泛采用且行之有效的方法是直接添加重稀土Dy或Tb替代部分Nd以提高磁体的磁晶各向异性场Ha来提高磁体矫顽力。由于重稀土元素的原子磁矩与铁的原子磁矩是反铁磁性耦合,在矫顽力随重稀土添加量增加而提高的同时,磁体的剩磁也会急剧降低。另一方面,重稀土Dy或Tb的价格昂贵,因此制备既具有高矫顽力又不含Tb少含Dy的钕铁硼磁体成为亟待解决的问题。
为解决这一问题,人们进行了广泛深入的研究。NdFeB磁体的矫顽力属于形核机制,反磁化畴一般容易在晶界区域形核,因此提高矫顽力的***在于改善晶界相结构与性能。近期发展的双相工艺就是通过直接添加液相来改变晶界相的成分与性能。该方法分别配制富重稀土的辅相和高能积的主相,将两种合金粉末按照配比混合后成型。然而,采用该工艺制备的磁体均勻性较差,原因在于含有重稀土的富稀土相是作为液相使用,两种粉末难以达到理想均勻的混合状态。2009年日本的DSLi等人采用还原扩散方法将Dy2O3或DyF3与CaH2混合粉末涂覆在磁体的表面,然后将磁体真空加热至1073?1273K,保温0.5?池。结果是让Dy扩散至晶界相,在不降低剩磁的情况下,提高矫顽力40%。然而,该方法适用的磁体尺寸仅有3.0X3.0X2.8mm3,无法满足工业生产需求。
国内比较新研制成功一种无Tb少Dy的高矫顽力磁体及制备方法,通过主相晶粒表层和晶界相重组,改善其结构与性能。测试结果表明,与传统技术制备的同等性能烧结NdFeB永磁体相比,采用技术制备的磁体可使重稀土的添加量由原来占稀土总量的16%?降至6%?14%,同时还添加一定量的Ho、Er等使Dy的用量减少到5%?12%,提高了稀土资源的利用率和磁体的性价比。
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铁磁性
铁磁性,是指一种材料的磁性状态,具有自发性的磁化现象。各材料中以铁比较广为人知,故名之。
某些材料在外部磁场的作用下得而磁化后,即使外部磁场消失,依然能保持其磁化的状态而具有磁性,即所谓自发性的磁化现象。所有的永磁铁均具有铁磁性或亚铁磁性。
基本上铁磁性这个概念包括任何在没有外部磁场时显示磁性的物质。至今依然有人这样使用这个概念。但是通过对不同显示磁性物质及其磁性的更深刻认识,学者们对这个概念做了更精准的定义。一个物质的原胞中所有的磁性离子均指向它的磁性方向时才被称为是铁磁性的。若只有部分离子的磁场指向其磁性方向,则称为亚铁磁性。若其磁性离子所指的方向正好相互抵消(尽管所有的磁性离子只指向两个正好相反的方向)则被称为反铁磁性。
物质的磁性现象存在一个临界温度,在此温度下才会发生。对于铁磁性和亚铁磁性物质,此温度被称为居里温度; 对于反铁磁性物质,此温度被称为尼尔温度。
有人认为磁铁与铁磁性物质之间的吸引作用是人类比较早对磁性的认识。
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