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稀土永磁體的熱膨脹

人氣:發表時間:2021-05-13

   稀土永磁體的熱膨脹和磁致伸縮現象均會使其尺寸出現不同程度的變化,若與磁性組件中其他裝配材料的熱脹冷縮差異較大,這種尺寸變化會對磁體產生一定的應力,將有可能使磁體出現機械損傷或性能惡化。在尺寸較大的永磁材料應用中,熱膨脹和磁致伸縮現象需給予充分關注。
   常規的金屬和非金屬材料均有正線膨脹系數,故常有熱脹冷縮的說法,如鋼、銅和鋁的線膨脹系數分別為12 x 10-6/℃、17 x -6/℃和24 x -6/℃。燒結鐵氧體燒結釤鈷磁體的線膨脹系數在(10~15) x 10-6/℃的范圍之內,與鋼十分接近,故這兩種磁體在與鐵軛裝配生產磁性組件時,無需擔心熱膨脹引起的失配問題。但SmCo和鐵氧體的強磁晶各向異性會導致需要取向的燒結磁體的熱膨脹系數也存在各向異性,這是磁體制備和應用中需要考慮的現象。
   釹鐵硼磁體的熱脹冷縮行為更為詭異,在低于居里溫度下,其主相Nd2Fe14B相存在明顯的因瓦效應,垂直于其c軸方向上的線膨脹系數為負,平行于其c軸方向上的線膨脹系數在低于居里溫度約70℃后變回正值,線膨脹系數的平均值為1 x 10-6/℃。
   釹鐵硼磁體反常的熱膨脹源于鐵原子的3d電子磁性特征,如應用粘結方式將磁體與其他材料組裝成磁性組件,裝配和使用過程中的失配情況較為嚴重。
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