什么是硬磁合金?

[拼音]：yingci hejin

[外文]：hard magnetic alloys

具有较强抗去磁能力（矫顽力Hc高），磁化后能保持磁化状态，并在周围产生足够强而稳定的磁场的合金（见精密合金）。

人类很早就知道使用硬磁材料， “指南针”就是这种材料制成的。1910年以前主要是用含碳 1.5％的高碳钢作为硬磁材料。后来加入钨和铬等金属元素，改善了硬磁性能。1917年日本制成含钴36％的 Fe-Co硬磁合金。1931年制成Fe-Co-Mo、Fe-Co-W三元硬磁合金，同年，日本三岛德七发明了Fe-Ni-Al合金。此后硬磁合金得到了较迅速的发展，陆续出现了称为Alnico的Fe-Ni-Al-Co合金，采用磁场热处理和定向结晶方法使性能显著改善。Alnico合金是性能优异、目前用量最大的一类硬磁合金。具有学术价值的单畴伸长Fe－Co微粒硬磁材料Lodex，其矫顽力由微粒的形状各向异性决定。这类材料因制造工艺困难实际上没有得到发展。1967年出现了性能极优异的稀土钴硬磁合金。这一类金属间化合物硬磁材料的出现和发展是硬磁合金发展史上重大成就。它的磁性能优异，品种繁多，用途广泛，对永磁体的应用设计，硬磁材料的工艺制造以及磁学基础理论的发展有重要影响。70年代初出现了新的可变形Fe-Co-Cr和Mn-Al-C硬磁合金。前者磁性能与Alnico合金相当，而且加工性能良好，后者完全不含钴、铬、镍，原材料价格低廉，都具有发展前途。矫顽力的不断提高是硬磁合金进展的重要标志。各类硬磁合金矫顽力逐年增长情况见图1。

硬磁合金通常分为：

（1）可变形硬磁合金②铸造铝镍钴硬磁合金；

（3）稀土钴硬磁合金④单畴伸长微粒磁体。表征硬磁合金性能的主要参量是饱和剩余磁化强度(简称剩磁)Br，矫顽力Hc(或内禀矫顽力MHc)和最大磁能积(BH)


。一般说来，剩磁主要由合金成分决定；矫顽力是合金的结构敏感参量，与磁晶各向异性或微粒形状各向异性、微结构状态、应力、晶体缺陷及其他的材料中的不完整性有密切关系；磁能积是重要的硬磁性能参量，表示磁体所能提供的最大静磁能量。一般地说，磁滞回线或去磁曲线包括的范围愈宽、方形度愈好，则抗去磁能力愈强。剩磁愈高，回线面积愈大，则磁能积愈高。除磁性能外，还要求合金具有长期的磁时效稳定性和温度稳定性。使用时，可变形合金因为可以机械加工，多用于制作形状复杂、尺寸精细的磁体。铸造Alnico合金因磁性和稳定性较好，多用于制作各种仪表、电机、扬声器等。稀土钴硬磁合金矫顽力和磁能积极高，适用于要求体积小（特别是磁化方向垂直薄片平面的薄型磁体）、性能高的场合，如用于制作电子手表、永磁电机、薄型扬声器、磁轴承、微波器件等。单畴伸长微粒硬磁材料多用于对尺寸和磁性能要求严格、材质均匀、形状复杂的器件，如助听器、耳塞机、精密继电器或开关等。硬磁合金制成的磁体在使用时要预先磁化。各类合金的去磁曲线见图2。

可加工硬磁合金采用通常的冶金和加工方法制造。Alnico合金采用定向或非定向结晶方法铸造成型，随后进行合适的热处理。也可用粉末烧结方法制造，但性能略差。稀土硬磁合金主要以粉末烧结方法制造。与Alnico合金类似，稀土硬磁合金质脆而硬，不能切削，常采用切割和磨削加工。单畴伸长微粒磁体的制造需经电沉积加入汞等一系列过程，工艺繁复。

参考书目

A.Melvin，F.G.Jones & F.E. Luborsky，Materials for Permanent Magnets，metals Handboo噚，9th ed.，Vol.3，pp.615～639，ASM，metals Park，Ohio，1980.