永磁材料方形度

方形度:经过强磁场热处理的磁体的磁性能有了明显的提高,其显微组织也得到了改善,尤其是在强磁场的作用下,主相Nd2Fe14B与晶界处的富钕相匹配地更好,使得晶界清晰、平整;强磁场热处理后的不同冷却方式对磁体的方形度也有影响,从而改善了磁体的温度稳定性。

退磁曲线方形度:定量描述了Nd-Fe-B磁体B-H退磁曲线方形度与烧结过程的关系,分析了相对密度、晶粒尺寸及其分布对磁体B-H退磁曲线方形度的影响规律。

方形度代表产品的抗退磁能力,方形度好,越接近1,抗退磁能力越好;方形度差,易退磁。

方形度是指磁轴从该点发生转动,也叫膝点,对外不显示磁性。膝点矫顽力Hknee与内禀矫顽力Hcj之比。

内禀退磁曲线矩形度或方形度,是指内禀曲线图中Hk与Hcj的比值。比值越大,即图上橙色线段越短,磁性能越稳定。Hk是内禀退磁曲线上当Bi=0.9Br时所对应退磁磁场强度值,是永磁材料必测参数之一。

膝点Hk

从图中我们不难发现,当外磁场不断增大时,磁体的磁感应强度/磁极化强度下降的非常缓慢,但当外磁场大于某一值后,磁体的磁感应强度会快速下降。

通常我们将退磁曲线上Ji=0.9Br或0.8Br的点称为退磁曲线的弯曲点或膝点,这一点对应的磁场为Hk,也称为膝点(knee)矫顽力。当外磁场大于Hk时,磁体性能将发生大幅的不可逆损失,这也是Hk值备受关注的原因。

关于膝点位置的争论

对于退磁曲线弯曲点选在Ji=0.9Br还是Ji=0.8Br或其他位置曾有过不少的讨论,学者们态度不一。IEC接受了与M.Katter提出的Hk的定义,但仅适用于HcJ大于400kA/M(5000 Oe)的钕铁硼磁体,Hk的值称为HDx,其中x表示B轴上的减少百分比,例如,HD10表示HD的值在Br以下10%的点,即0.9Br 处。(参见IEC 60404-8-1:2015)

方形度Q

我们用Hk与HcJ的比值(Hk/HcJ)来表示退磁曲线的方形度Q,Q的取值范围在0~1之间,Q越接近于1,退磁曲线越接近于方形(也就是上图橙色线段越短越好),通常我们认为方形度Q>0.9的产品才算合格产品

方形度与最大磁能积和回复磁导率的关系

Q=4μ0(BH)max/Jr2,可见方形度Q与钕铁硼永磁材料的最大磁能积(BH)max具有正相关关系,即在相同的Br条件下,Q越大其最大磁能积(BH)max就越大,Q值大小决定了磁体最大磁能积(BH)max大小

Q=1/μrec,方形度Q与磁体的回复磁导率μrec呈反比关系,Q越大则回复磁导率μrec越接近1,材料抵抗外部磁场和环境温度等影响因素干扰能力就越强,其稳定性就越好。

影响磁体方形度的因素

原料的纯净度和配比、粉粒的均匀度、烧结和压型的工艺等因素都会影响钕铁硼磁体的方形度,若晶粒异常长大或晶粒不规则都会使磁体的方形度下降。

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