产工艺，重点分析了片铸（SC）、气流磨、橡皮模等静压等工艺的参数对烧结钕铁硼磁体微结构和磁性能的影响。
采用合理成分和先进生产工艺，工业化批量生产的高磁能积磁体的 磁性能达到：Hcj=1148kA/m (14.43kOe)， (BH)max=408kJ/m3 (51.3MGOe)，高矫顽力磁体的室温磁性能达到：Hcj=2035 kA/m（25.57kOe）, (BH)max= 320kJ/m3（39.9MGOe）。
室温值为 1.61 T，在 4.2K 时的值为 1.86T。在所
有 R2Fe14B 合金中，Nd2Fe14B 的分子磁矩和饱和磁 极化强度最高。
（2）交换作用和居里温度。R2Fe14B 中存在三 种磁性原子之间的交换作用，即 R-R、R-T、T-T
交换作用。由于 R 原子磁矩源于 4f 电子，4f 电子
M
分子=
14µ
Fe J
+
2µ
R J
，分子磁矩等于
Fe
原子和稀土
R 原子磁矩之和，饱和磁化强度高；对排在 Gd 之
后的重稀土元素，原子总磁矩（J=L＋S）与电子自
旋磁矩取向相同，与过渡族元素的原子磁矩取向相
反，只能得到亚铁磁性，M
分子=14µ
Fe J
−
2µ
R J
，分子
2
J Magn Mater Devices Vol 35 No 6
Nd2Fe14B 相 具 有 四 方 结 构 ， 空 间 群 为 P42/mnm，其晶体结构如图 1 所示[5]。一个晶胞由 四个 Nd2Fe14B 分子组成，含有 68 个原子，分布在 9 个晶位上。Nd 原子占两个晶位（4f、4g），Fe 原 子占六个晶位(16K1、16K2、8J1、8J2、4e、4c)，B 原子占一个晶位（4g）。处在不同晶位上的原子相 对位置及其间距不同，特别重要的是由 4e、16K1 晶位的 Fe 原子组成的含有 B 原子的三棱柱（如图 2 所示）[5]。B 原子大致处于三棱柱的中央，通过 棱柱的三个侧面与近邻的三个 Nd 原子相连，使 Nd、Fe、B 三种原子组成晶格的骨架，它把 Nd、 B 原子层面上、下方的 Fe 原子连接在一起，调节
Key words: sintered NdFeB magnets with excellent magnetic properties; magnetic energy product; coercivity;
strip casting; jet milling; rubber isostatic pressing
（1）分子磁矩和饱和磁极化强度。在稀土-过 渡族（R-T）合金中，3d 与 4f 原子的电子自旋反 平行取向。R2Fe14B 的分子磁矩由稀土 R 原子和 Fe 原子共同决定。排在 Gd 之前的轻稀土元素，原子 总磁矩（J=L－S）与电子自旋磁矩取向相反，与过 渡族元素的原子磁矩取向相同，可以得到铁磁性，
1 烧结钕铁硼磁体的研究与生产现状
钕 铁 硼 磁 体 的 理 论 磁 能 积 达 到 512kJ/m3 (64MGOe)[1]，自 1983 年问世以来成为综合硬磁性能 最高、发展最快的一类稀土永磁材料，称为第三代稀 土永磁材料。据报道纳米复合永磁材料的理论磁能积 可以达到 800 kJ/m3(100MGOe)[2]，有人称其为第四代 稀土永磁材料。但是近几年的实验研究表明，虽然纳 米复合永磁材料的剩磁增强效应很明显，但由于矫顽 力太低，致使其磁能积远低于理论预期值，尚不到烧 结磁体磁能积的 1/2。可以预料，目前及今后若干年
（1）
确定。对不同的 R 和 T 原子，2∶14∶1 相的居里
温度不同。Nd2Fe14B 的 TC 为 583K, Pr2Fe14B 的 TC 为 565K, 用 Sm、、Gd 取代 Nd 构成的 R2Fe14B 的 TC 分别为 616K 和 650 K；TC 随远离 Gd 向轻、重 稀土元素改变都呈降低趋势变化。用 Co 替代 Fe
关键词：高性能烧结钕铁硼磁体；磁能积；矫顽力；片铸（SC）工艺；气流磨；橡皮模等静压
中图分类号：TM273
文献标识码：A
文章编号：1001-3830(2004)06-0001-05
Investigation and Development of Sintered NdFeB Magnets With Excellent Magnetic Properties
1
但在产品性能方面，除了少数几家永磁材料生产企 业（如烟台首钢磁性材料股份有限公司、烟台正海 磁性材料股份有限公司、宁波润生磁性材料股份有 限公司等）引进先进的工艺技术和生产设备，烧结 钕铁硼磁体的磁能积达到了 N50~N52 的水平，即 达到了世界先进生产水平外，国内多数烧结钕铁硼 磁体企业的生产水平一般在 278~358kJ/m3 (35~ 45MGOe)左右，95%以上的产品属于低档次产品， 与先进水平差距较大，一直不能大批量地进入其主 流应用领域。由于磁性能低，销售价格极低，每 千克磁体仅售 55~75 元，而国外高牌号磁体的价 格为国内磁体价格的 4~6 倍。因此，国家发展与 改革委员会（原计委）和科技部等部委重点立项， 大力支持高性能钕铁硼磁体的研究与开发，使我国 由稀土永磁材料的生产大国转变为生产强国（先进 生产国）。本文以烟台首钢磁性材料股份有限公司 烧结钕铁硼磁体的生产情况为例，简要介绍高性能 烧结钕铁硼磁体的研究与开发，为国内钕铁硼磁体 生产厂家提高产品性能提供参考。
磁矩等于 Fe 原子和稀土 R 原子磁矩之差，饱和磁
化强度低。在 R-T 永磁合金中，为得到高饱和磁化
强度，一般采用轻稀土元素，例如 Pr、Nd、Sm 等，
只有在需要提高材料的各向异性和矫顽力时，才添
加少量的重稀土元素，例如 Dy、Tb 等。
由于 4s 电子极化和不同稀土原子对各晶位上
的 Fe 原子的影响不同，致使每个晶位上的 Fe 原
GAO Ru-wei1, WANG Biao1, 2 LIU Han-qiang1, HAN Guang-bing1, BAI Gang1, SUN Yan1, LIU Tao1 1. School of Physics and Microelectronics, Shandong University, Jinan 250100, China; 2. Yantai Shougang Magnetic Material Co ., Ltd, Yantai 265500, China
Abstract: The present situation of investigation and production on sintered NdFeB magnets, the theories on the
NdFeB permanent alloy and the advanced production processes of sintered NdFeB magnets have been introduced in this paper. The effects of process parameters of strip casting, jet milling and rubber isostatic pressing techniques on the microstructure and magnetic properties of sintered NdFeB magnets have been emphatically overviewed. By adopting suitable component ration and applying advanced producing processes, we have succeeded in massly producing high magnetic energy product magnet with Hcj=1148kA/m(14.43kOe), (BH)max=408kJ/m3 (51.3MGOe) and high coercivity magnet with Hcj=2035kA/m(25.57kOe), (BH)max= 320kJ/m3(39.9MGOe).
＊ 第二届全国高性能永磁材料生产技术及应用与市场研讨 会特邀报告 收稿日期：2004-07-25 修回日期：2004-11-08 作者通信：E-mail: gaorwbox@
磁性材料及器件 2004 年 12 月
内，钕铁硼磁体的硬磁性能仍居于永磁材料之首。据 报道，2000 年日本 Kaneko 等人实验室制备出的烧结 钕铁硼磁体的磁能积达到 444kJ/m3(55.8MGOe)[3]， 2002 年 Roderwald 等人实验室制备出的烧结钕铁硼 磁体的磁能积达到 451kJ/m3(56.7MGOe)。国际钕铁 硼先进生产企业工业化批量生产烧结钕铁硼磁体的 磁能积达到 398~414kJ/m3（50~52MGOe），即达到了 N50~N52 的水平。
壳层半径比原子间距小一个数量级，R-R 原子相互
作用很弱，T-T 相互作用最强，其次是 R-T 相互作
用。设 T-T 原子间的交换作用能为 aTT，R-T 原子 间的交换作用能分别为 aTR 和 aRT，则 R2Fe14B 的 居里温度 TC 由
3kTC
=
aTT
+
(a
2 TT
+ 4aRT aTR )1/ 2
子磁矩各不相同，并且随 R 原子而变化；不同晶
位上的 R 原子的磁矩也不相同。Nd2Fe14B 中的 Nd 原子平均磁矩为 2.0 µ B 、Fe 原子平均磁矩为
2.2 µ B 。Nd2Fe14B 的分子磁矩随温度变化，室温
时为 34.8 µ B ，4.2K 时为 37.6 µ B 。饱和磁极化强 度取决于分子磁矩和磁体密度，也随温度变化，
构成 Nd2Co14B，居里温度可高达 985 K。采用元素 替代方法(用 Co 替代 Fe)可以明显提高 2∶14∶1