硬磁合金

硬磁合金具有較強抗去磁能力（矯頑力高），磁化后能保持磁化狀態，並在周圍產生足夠強而穩定的磁場的合金（見精密合金）。

簡史 人類很早就知道使用硬磁材料, “指南針”就是這種材料製成的。1910年以前主要是用含碳 1.5％的高碳鋼作為硬磁材料。後來加入鎢和鉻等金屬元素，改善了硬磁性能。1917年日本製成含鈷36％的 硬磁合金。1931年製成 、 三元硬磁合金，同年，日本三島德七發明了合金。此後硬磁合金得到了較迅速的發展，陸續出現了稱為Alnico的 合金，採用磁場熱處理和定向結晶方法使性能顯著改善。Alnico合金是性能優異、目前用量最大的一類硬磁合金。具有學術價值的單疇伸長 微粒硬磁材料Lodex,其矯頑力由微粒的形狀各向異性決定。這類材料因製造工藝困難實際上沒有得到發展。1967年出現了性能極優異的稀土鈷硬磁合金。這一類金屬間化合物硬磁材料的出現和發展是硬磁合金髮展史上的重大成就。它的磁性能優異，品種繁多，用途廣泛，對永磁體的應用設計，硬磁材料的工藝製造以及磁學基礎理論的發展有重要影響。70年代初出現了新的可變形 和硬磁合金。前者磁性能與Alnico合金相當，而且加工性能良好，後者完全不含鈷、鉻、鎳，原材料價格低廉，都具有發展前途。矯頑力的不斷提高是硬磁合金進展的重要標誌。各類硬磁合金矯頑力逐年增長情況見圖1。

類別和性能 硬磁合金通常分為：①可變形硬磁合金②鑄造鋁鎳鈷硬磁合金；③稀土鈷硬磁合金④單疇伸長微粒磁體。表徵硬磁合金性能的主要參量是飽和剩餘磁化強度(簡稱剩磁)，矯頑力(或內稟矯頑力 )和最大磁能積。一般說來，剩磁主要由合金成分決定；矯頑力是合金的結構敏感參量，與磁晶各向異性或微粒形狀各向異性、微結構狀態、應力、晶體缺陷及其他的材料中的不完整性有密切關係；磁能積是重要的硬磁性能參量，表示磁體所能提供的最大靜磁能量。一般地說，磁滯回線或去磁曲線包括的範圍愈寬、方形度愈好，則抗去磁能力愈強。剩磁愈高，回線面積愈大，則磁能積愈高。除磁性能外，還要求合金具有長期的磁時效穩定性和溫度穩定性。使用時，可變形合金因為可以機械加工，多用於製作形狀複雜、尺寸精細的磁體。鑄造Alnico合金因磁性和穩定性較好，多用於製作各種儀錶、電機、揚聲器等。稀土鈷硬磁合金矯頑力和磁能積極高，適用於要求體積小（特別是磁化方向垂直薄片平面的薄型磁體）、性能高的場合，如用於製作電子手錶、永磁電機、薄型揚聲器、磁軸承、微波器件等。單疇伸長微粒硬磁材料多用於對尺寸和磁性能要求嚴格、材質均勻、形狀複雜的器件，如助聽器、耳塞機、精密繼電器或開關等。硬磁合金製成的磁體在使用時要預先磁化。各類合金的去磁曲線見圖2。

工藝特點 可加工硬磁合金採用通常的冶金和加工方法製造。Alnico合金採用定向或非定向結晶方法鑄造成型，隨後進行合適的熱處理。也可用粉末燒結方法製造，但性能略差。稀土硬磁合金主要以粉末燒結方法製造。與Alnico合金類似，稀土硬磁合金質脆而硬，不能切削，常採用切割和磨削加工。單疇伸長微粒磁體的製造需經電沉積加入汞等一系列過程，工藝繁複。

參考書目

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.