稀土永磁材料在信息技術(shù)中的運(yùn)用研究

董 睿

（濟(jì)寧創(chuàng)新谷發(fā)展集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)寧 272100）

從實際應(yīng)用操作角度來看，永磁材料的功能作用是為各個器件、裝置提供一個磁場支持。在具體實施操作的時候在能量轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中作為轉(zhuǎn)子存在，而在傳感器、喇叭器件中則是作為一個恒定磁場源存在。伴隨人們對磁性材料的研究和關(guān)注，其開始被人們廣泛的應(yīng)用到信息技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)今，人們正處于電子信息技術(shù)飛速發(fā)展的時代。這一切均得益于近30年電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，其中也包括了高性能磁性材料的快速發(fā)展。

1 稀土永磁材料的發(fā)展

稀土永磁材料是一種以稀土金屬元素作為基本加工材料的融合金屬化合物的基礎(chǔ)永磁材料。從當(dāng)前應(yīng)用情況來看，稀土永磁材料具備良好的永磁性能，是磁性體積最大的一種永磁性材料[1]。稀土永磁材料在20世紀(jì)40年代的時候就有出現(xiàn)，經(jīng)過十年的發(fā)展，出現(xiàn)了鐵氧體永磁。后來經(jīng)過多年的演變發(fā)展形成了更高性能的永磁體材料，SmCo5、Sm2Co17。稀土永磁材料在經(jīng)過多年的發(fā)展衍變下顯示出了良好的綜合磁性能，被人們廣泛的應(yīng)用在計算機(jī)、通信、交通、醫(yī)療等服務(wù)領(lǐng)域，成為一種融合多個新型技術(shù)形式的先進(jìn)材料。在國家工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程的加快下，稀土永磁材料在多個領(lǐng)域帶動支持下實現(xiàn)了放射性發(fā)展。從實際操作角度來看，稀土永磁材料使用的特點(diǎn)是重量輕、體積小、磁性強(qiáng)、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，因而在產(chǎn)生之后就得到了人們的廣泛關(guān)注。稀土永磁材料廣泛的出現(xiàn)在人們的實際生活中，包含汽車行業(yè)、機(jī)械設(shè)備等，在稀土永磁材料的作用下能夠提升產(chǎn)品的性能。

2 稀土永磁材料的技術(shù)進(jìn)步

（1）燒結(jié)釹鐵硼。燒結(jié)釹鐵硼技術(shù)的深入發(fā)展使得磁體的綜合性能得到提升。從實際生產(chǎn)加工角度來看，伴隨燒結(jié)釹鐵硼在多個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。在燒結(jié)釹鐵硼稀土永磁材料使用的過程中為了能夠提升稀土資源平衡水平，降低磁體的成本，稀土永磁材料在使用的過程中需要采取必要措施提升技術(shù)水平。第一，晶界擴(kuò)散技術(shù)。晶界的擴(kuò)散主要是指在磁體的表面上添加一些重稀土元素，在重稀土元素的綜合作用下還能夠使得重稀土原子沿著晶界的液相擴(kuò)散，在經(jīng)過熱處理方式獲得的重稀土原子會沿著晶界實現(xiàn)液態(tài)擴(kuò)散，在擴(kuò)散的過程中會替換其中的其他元素，由此會形成一個固溶體。置換操作所遭受到的干擾會比較少。在強(qiáng)化晶體表面磁晶向各個異性磁場轉(zhuǎn)變的過程中還能夠有效提升內(nèi)稟矯頑力，在這個期間對磁體的剩磁和最大磁能積并不產(chǎn)生太大影響。第二，晶界調(diào)控技術(shù)。晶界調(diào)控技術(shù)是一種科學(xué)有效的提升矯頑力的方案。在具體實施操作的時候通過科學(xué)的配方和合理的工藝技術(shù)形式能夠?qū)崿F(xiàn)對晶界的有效調(diào)節(jié)控制，通過一系列的調(diào)節(jié)控制會降低晶界相的鐵磁性，從而有效降低和去除晶體顆粒之間的磁性耦合作用，在現(xiàn)有的水平基礎(chǔ)上更好的提升內(nèi)稟矯頑力。第三，雙主相技術(shù)。在稀土原材料價格的提升下，混合稀土材料的配比問題得到了人們的進(jìn)一步關(guān)注。和以往的稀土材料相比，混合稀土材料的內(nèi)稟磁性性能得到提升。在合金材料成分被替換之后，元素的混合狀態(tài)會影響到燒結(jié)磁體的微結(jié)構(gòu)，最終會影響到材料內(nèi)部的稟矯頑力。第四，晶粒細(xì)化技術(shù)。細(xì)化顆粒是提升矯頑力的一個重要途徑。在經(jīng)過微磁學(xué)的模擬研究我們會發(fā)現(xiàn)，通過把控顆粒大小會在最大限度上減少磁場應(yīng)力，提升材料內(nèi)部的內(nèi)稟矯頑力。

（2）粘結(jié)釹鐵硼。粘結(jié)稀土永磁材料是永磁材料研究應(yīng)用的一個重要分支體現(xiàn)，從實際應(yīng)用操作角度來看粘結(jié)磁體會顯示出較強(qiáng)的精準(zhǔn)性，且構(gòu)造簡單、渦流損耗比較小，在加工操作的時候會和金屬材料、塑料材料進(jìn)行一體化加工處理。

粘結(jié)稀土永磁材料在傳感器運(yùn)行和精密器械的運(yùn)作中起著十分重要的作用。在新時期，在人們對精密電機(jī)、傳感器認(rèn)識和研究的深入下，稀土永磁材料的研究應(yīng)用范圍更加廣泛，在這個過程中材料的性能在不斷增強(qiáng)，同性粘結(jié)鐵氮磁體和各向異性粘結(jié)稀土磁體開始被人們研發(fā)。第一，各向同性磁粉、粘結(jié)磁體。第二，各向異性磁粉和粘結(jié)磁體。第三，增材制造粘結(jié)稀土磁體。

（3）熱壓/熱變形釹鐵硼。利用熱壓技術(shù)能夠?qū)⒖齑鉔dFeB磁粉在700攝氏度的環(huán)境下得到壓制，最終會獲得滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)密度的同性磁體。在稀土永磁材料加工的過程中通過使用熱壓、熱變形的工藝技術(shù)形式能夠?qū)⒓{米晶磁粉加工制作成同性密集磁體以及各個異性的致密磁體。在具體實施操作的時候由于熱壓、熱變形的溫度不夠高，加上作用時間不長，就會使得磁粉的細(xì)晶體結(jié)構(gòu)很難被長時間的保持。

（4）燒結(jié)釤鈷。稀土永磁材料在燒結(jié)處理時對周圍的溫度有著一定的要求，如何實現(xiàn)對稀土永磁材料的高溫化加工處理成為相關(guān)人員需要思考和解決的問題。當(dāng)前，針對耐高溫?zé)Y(jié)磁體會按照2:17的比例進(jìn)行配置，通過一系列加工工藝技術(shù)的優(yōu)化會提升磁體的矯頑力，最終提升磁體材料的使用溫度，強(qiáng)化磁體材料的使用性能[2]。

3 稀土永磁材料未來研究趨勢

（1）高磁能積粘結(jié)磁體的開發(fā)應(yīng)用。稀土永磁材料的加工應(yīng)用會以釹鐵硼為主要加工材料，在具體使用的時候會被加工劃分為兩個類型，即燒結(jié)磁體和粘結(jié)磁體。以釹鐵硼為主要加工材料的稀土永磁材料燒結(jié)磁體具備各向異性的基本應(yīng)用屬性，且具體較高操作時所使用的材料密度比較高，隨著長時間的開發(fā)應(yīng)用發(fā)展，關(guān)于材料性能的研究也開始朝著縱深的方向發(fā)展。和以釹鐵硼為主要加工材料的稀土永磁材料燒結(jié)磁體相比釹鐵硼粘結(jié)磁體是各向同性的，以釹鐵硼為主要加工材料的稀土永磁材料燒結(jié)磁體的不足之處也日益凸現(xiàn)出來。第一，磁粉會呈現(xiàn)出各向同性的基本特點(diǎn)，最大磁能積的上部分?jǐn)?shù)額比較低，在具體實施操作的時候能夠更好的滿足不同階段對稀土永磁材料的要求。第二，稀土永磁材料的成型加工工藝存在局限性。伴隨電器小型化的發(fā)展，如何開發(fā)高磁能積粘結(jié)磁體成為社會主義市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中需要思考和解決的問題。

（2）以釹鐵硼為主要加工材料的高性能稀土永磁材料開發(fā)。以釹鐵硼為主要加工材料的稀土永磁材料的開發(fā)要能夠滿足社會范圍內(nèi)低碳環(huán)保的發(fā)展要求，因而，站在社會可持續(xù)發(fā)展角度來看，以釹鐵硼為主要加工材料的高性能稀土永磁材料開發(fā)是稀土永磁材料應(yīng)用發(fā)展的重要方向。從實際研究角度來看，在加工制造的時候依托這種新工藝、新技術(shù)形式能夠完善釹鐵硼各向異性磁粉的結(jié)構(gòu)類型，使得磁粉的應(yīng)用范圍和應(yīng)用有效性得到提升。

（3）納米稀土永磁材料的研發(fā)。在納米稀土永磁材料研發(fā)成功之后人們還會思考如何更好的將稀土材料和納米技術(shù)結(jié)合在一起，通過將先進(jìn)的技術(shù)和適合的材料結(jié)合在一起能夠更好的生產(chǎn)出性能優(yōu)劣的材料，經(jīng)過改進(jìn)升級之后的材料能夠提升磁粉的含量，最終降低燒結(jié)溫度，增高磁能的性能。在經(jīng)過不斷改進(jìn)后磁體材料會具備較高的自由度，加工處理之后所獲得的尺寸精準(zhǔn)度也會進(jìn)一步提升，使得永磁體開始迎來更廣闊的應(yīng)用前景。

4 稀土永磁材料在信息技術(shù)中的運(yùn)用

第一，稀土永磁材料在手機(jī)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用。從人們常用的手機(jī)構(gòu)成來看，性能較強(qiáng)的釹鐵硼磁體就有2個地方被使用，一是手機(jī)振動電機(jī)，另一個是手機(jī)微型電聲元件喇叭。第二，稀土永磁材料在計算機(jī)和筆記本電腦中的應(yīng)用。不管是在計算機(jī)系統(tǒng)中還是在筆記本上都存在一個外存儲器（硬盤驅(qū)動器），在硬盤驅(qū)動器中存在兩個使用稀土永磁體制造的驅(qū)動性元件單元，這兩個單元分別是音圈馬達(dá)和主軸馬達(dá)。硬盤驅(qū)動器中音圈馬達(dá)的結(jié)構(gòu)如圖一所示。在具體實施操作的時候，主軸馬達(dá)會控制硬盤旋轉(zhuǎn)，音圈馬達(dá)控制磁頭會在徑向位置上尋找。在具體實施操作的時候，受體積的限制，主軸馬達(dá)會采用無傳感器的無刷直流馬達(dá)、高能積的粘結(jié)Nd-Fe-B磁體。音圈馬達(dá)的首選磁體是高性能的燒結(jié)Nd-Fe-B磁體，而出現(xiàn)這類現(xiàn)象的原因是HDD的空間會出現(xiàn)限制，只有高能積、高矯頑力的各向以異性燒結(jié)Nd-Fe-B磁體會以最小的體積磁體來實現(xiàn)所需要的轉(zhuǎn)矩，并在強(qiáng)的電樞電流變化下來使得磁體性能不受影響。第三，稀土永磁材料在辦公自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用。在信息時代背景下，各個計算機(jī)外圍設(shè)備和辦公自動化設(shè)備得到了快速的發(fā)展，在設(shè)備快速?的過程中也對一些與之配套的關(guān)鍵零部件電機(jī)提出了較大的需求，即要求電機(jī)能夠朝著小型化、高速度、長壽命、低噪聲的方向發(fā)展。在辦公領(lǐng)域中的各個設(shè)備，諸如打印機(jī)、光盤驅(qū)動、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等設(shè)備也多是以Nd-Fe-B磁體為支撐的永磁無刷直流電動機(jī)。第四，稀土永磁材料在衛(wèi)星通信和衛(wèi)星廣播播音管中的應(yīng)用。衛(wèi)星通信和衛(wèi)星廣播播音管在運(yùn)行的過程中離不開低溫度系數(shù)、高溫度稀土永磁材料。借助高溫稀土永磁材料控制帶電粒子的運(yùn)動，并在這個過程中獲得高頻率或者超高頻率微波信號。在速調(diào)管、磁控管、行波管中，各個器件的磁場由周期反向聚焦磁體產(chǎn)生，而反向聚焦磁體則是由稀土永磁材料構(gòu)成，在構(gòu)成分配上臨近兩個磁體的極性會呈現(xiàn)出一種相反的狀態(tài)。

圖1 硬盤驅(qū)動器中音圈馬達(dá)的結(jié)構(gòu)

5 結(jié)語

綜上所述，稀土永磁材料應(yīng)用日益廣泛，因而被人們廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域，在推進(jìn)現(xiàn)代文明發(fā)展方面起到了十分重要的作用。稀土永磁材料在推進(jìn)中國制造的深化發(fā)展起到了十分重要的作用。從實際應(yīng)用操作角度來看，這個材料在推動各個領(lǐng)域的深化發(fā)展方面起到了十分重要的作用，應(yīng)用場景多元、應(yīng)用范圍廣泛。稀土永磁材料在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用會顯示出較強(qiáng)的優(yōu)勢性，對于信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來說是一項十分重要的功能性材料，這類材料在實際應(yīng)用中會和電信網(wǎng)、電視網(wǎng)、智能電網(wǎng)等密切結(jié)合在一起，在稀土永磁材料的作用下促進(jìn)了各個領(lǐng)域的發(fā)展。