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釹鐵硼磁體的研發過程

釹鐵硼磁體是由日本當代科學家左川真人發明的壹種新型永磁體,它是由釹,鐵,硼三種元素組成的合金磁體,是現在磁性最強的永磁體,因為釹原子是扁形的,電子雲的受限,使鐵原子不會偏移,從而形成不變的磁力。

1983年11月29屆金屬學術討論會上,日本住友特殊金屬公司最先提出釹、鐵、硼永久磁性材料的制造,真是“壹石激起千層浪”,此後,引起了釹鐵硼新磁性金屬研究的熱潮,十多年來,這方面的專利與日俱增, 日本住友特殊金屬公司在這方面還保持新磁性金屬專利的“霸王”地位。

在80年代前,日本住友特殊金屬公司在磁性金屬方面的研究工作,總落後於美國通用公司,為了打破美國通用公司的壟斷地位,住友公司的老板,出重金懸賞,獎給本公司品質優良新磁性金屬的發明者。

“真是重賞之下必有勇夫”。壹個名叫佐川真人的技術員,挺身而出,接受公司研究新磁性金屬的任務。

佐川真人身材矮小,貌不驚人,平日沈默寡言,他接受任務的目的,決非為了獎金,而是出於民族自尊心,力圖要在這方面趕上美國,並超過美國。研究工作壹開始,並非想象中那麽順利,但是,壹次又壹次的失敗,使佐川真人從實際中得到教訓,總結經驗,使與成功的距離日益趨近。到了1983年的夏天,他終於成功地制造出壹種叫釹鐵硼永久磁性材料,從此壹鳴驚人。

佐川真人的永久磁性金屬的成份大體如下:釹和鐠占11-18%,硼占6-12%,釩占2-6%,余下來的是鐵和鈷。它的制造方法有兩種:第壹種是先在電爐中進行熔化,然後在惰性氣體的氣氛中用700-1100℃下進行熱處理,從而形成包圍晶粒的抗氧化保護膜,接下來進行常規壓制成型,燒結和熱處理;第二種方法是在熔化過程中釩或鈷以後加入,其目的在於燒結時能使其在晶界析出形成氧化保護膜,接下來也是常規的燒結和熱處理。

從上述兩個方法制得的釹鐵硼永久磁性金屬有如下特點:其壹,大大地提高了磁體的矯頑力,其磁性矯頑力可達15.2-21Koe,最大磁能積30MGoe;其二,是對溫度特別穩定,比傳統的永久磁性材料的穩定性提高了三倍;其三,它有較強的耐蝕性,耐蝕性比傳統材料大二倍。

佐川真人的發明使日本在永久磁性金屬材料的生產不僅趕上了美國,並在短期內超過了美國。

但是,美國通用公司的技術員不能忍視日本的迎頭趕上,他們於1990年也提出永磁材料的新制法——釹鐵硼型磁取向片狀材料的方法。這個方法是先采用熔體旋淬法制備各向同性的帶狀粉粒,然後,該粉粒通過等離子噴射槍加熱成糊狀,推至由壹對後向旋轉滾輪的加間隙中,隨即壓成粉片,從而制成了具有各向異性的優質磁性材料。這樣操作後的材料又比佐川真人的發明更勝壹籌。

佐川真人更是不甘落後,又在自己的以往的發明作重大改進,提出壹個新的措施,他在釹鐵硼磁體中又添進少量銅,便獲得高矯頑力的熱處理溫度範圍大大拓寬,添加銅後,磁體的最佳熱處理溫度區間由原先的10度左右,拓寬到300℃,於是,制出了更好的永久磁體。

值得壹提的是,在永久磁性材料的競爭熱潮中,我國科學家也有新的貢獻,他們創造新的燒結方法,用感應加熱燒結代替傳統的燒結和熱處理,這樣可在5min內,使磁體的燒結密度達到理論值的95%以上,最大磁能積達280kJ/m3以上,由於燒結時間大大短於傳統技術,因此,可避免磁體晶粒生長過大,同時,還可大大縮短生產周期,使生產成本相應降低。

顯而易見的是,自從1983年以來,釹鐵硼永磁材料的競爭日益激烈,進展速度之快,也是罕見的,競爭將給人們帶來新的技術。

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