釹鐵硼永磁體優(yōu)勢盤(pán)點(diǎn)-釹鐵硼磁鐵的使用壽命以及穩定性解析

永磁材料性能的穩定性是永磁材料的重要指標，穩定性主要指磁體充磁后，內外因的影響下其磁性能改變的過(guò)程，常用性能指標的變化率來(lái)表示。常見(jiàn)的引起磁性能變化的原因有溫度、時(shí)間、電磁場(chǎng)、輻射、機械振動(dòng)與沖擊等，上期我們已經(jīng)為大家介紹了永磁材料的溫度穩定性（剩磁溫度系數、矯頑力溫度系數、可逆溫度系數，點(diǎn)擊了解詳情），這一期我們來(lái)了解一下永磁材料的時(shí)間穩定性。

磁體長(cháng)時(shí)間工作或長(cháng)時(shí)間放置，周邊環(huán)境（如溫度、濕度、腐蝕性液體等）可能導致磁體物理及化學(xué)性質(zhì)改變。永磁體充磁后絕大部分區域被磁化至特定方向，但還有一些小磁疇的磁化方向是混亂的（稱(chēng)為反磁化核），在各種環(huán)境因素作用下，原有的反磁化核會(huì )長(cháng)大，新的反磁化核會(huì )產(chǎn)生，這使得永磁體的磁性能發(fā)生衰減。這種改變一般是由表及里的緩慢而不可恢復的變化，直接影響磁體的主要性能參數剩磁、矯頑力或**磁能積，甚至導致磁體完全失效。這種磁性能損失是不可恢復的，即使磁體再充磁，也不能恢復到長(cháng)時(shí)間放置前的水平。近幾年，隨著(zhù)釹鐵硼永磁材料在航天航空、電動(dòng)汽車(chē)、大功率風(fēng)力發(fā)電機等使用壽命要求較長(cháng)的領(lǐng)域內的廣泛應用，應用設計人員對釹鐵硼永磁體的時(shí)間穩定性越來(lái)越重視。

1 .室溫下的長(cháng)時(shí)間穩定性

芬蘭學(xué)者在2013年發(fā)布的一項研究結果顯示，在室溫環(huán)境下放置1年（10000h）的燒結釹鐵硼磁體（HcJ=15.6kOe）,不同Pc值的樣品（Pc=-0.33,-1.1,-3.3）均沒(méi)有任何可察覺(jué)的磁化損失。而三環(huán)研究院也進(jìn)行了類(lèi)似的測量研究，歷時(shí)長(cháng)達12年多（4441天），實(shí)驗用的燒結釹鐵硼磁體內稟矯頑力HcJ=18kOe，樣品為邊長(cháng)10.2mm的無(wú)鍍層立方體，磁導系數Pc=-2（點(diǎn)擊磁矩、磁通與剩磁了解什么是Pc值），樣品數量為8件，直接暴露在實(shí)驗室所處的大氣環(huán)境中，溫度在22℃~28℃之間，12年內每年進(jìn)行一次觀(guān)察和測量。

從以上數據中可以發(fā)現，前6年所測量到的相對磁通損失基本不大，在2208天（約第6年）附近出現拐點(diǎn)。從外觀(guān)看，放置6年后的黑片磁體表面可見(jiàn)銹斑，這意味著(zhù)磁體表面及內部已經(jīng)開(kāi)始氧化腐蝕，隨著(zhù)時(shí)間的推移，其氧化或腐蝕范圍會(huì )不斷地擴大，性能衰減的速率也明顯加快。此外，該實(shí)驗還將磁通損失從目前已測量的4441天（12年零2個(gè)月）外推到30-50年，30年預計磁通損失不足1%，50年的磁通損失約1.3%，2%對應的時(shí)間大約為150年。

這個(gè)結果表明，如果將磁體的使用壽命定義為磁通損失率等于5%所對應的時(shí)間的話(huà)，即使磁體處于表面未做耐腐蝕涂覆，目前被測量的燒結釹鐵硼磁體仍有非常長(cháng)的壽命，保守估計也在30-50年。

通常，較大的磁通損失來(lái)源于磁體表面的氧化或腐蝕，是不可恢復的損失，在各類(lèi)稀土永磁材料中，燒結釹鐵硼的這種損失是最嚴重的，但是經(jīng)過(guò)成分優(yōu)化和表面防護處理，燒結釹鐵硼磁體的抗氧化性和耐腐蝕性已經(jīng)得到了極大的改善。因此，在磁體表面被很好地保護的情況下，對于有足夠高HcJ的燒結釹鐵硼來(lái)說(shuō)，使用壽命完全可以超過(guò)30年-50年。（這是在不超過(guò)使用溫度的情況下哦~）

2. 高溫下的長(cháng)時(shí)間穩定性

下圖是不同Pc值、HcJ=20.1 kOe的磁體在80℃、120℃和150℃的相對磁通損失隨時(shí)間的變化。

從上圖中不難發(fā)現，相同Pc值下，磁體存放溫度越高，相對磁通損失下降速度越快。Pc絕對值較低的磁體初始磁化損失和長(cháng)時(shí)間磁化損失都明顯大于Pc較高的磁體，且溫度升高兩類(lèi)損失都大幅增長(cháng)，在因技術(shù)和成本原因不能進(jìn)一步提升HcJ的情況下，將Pc絕對值提高可以有效抑制磁化損失。

從不同HcJ、不同Pc磁體在不同溫度下的相對磁化損失的時(shí)間關(guān)系中可以看出，HcJ對高溫磁化損失有重要影響，HcJ越高磁化損失越低，高溫穩定性要求磁體必須具有較高的HcJ。與此同時(shí)磁導系數Pc也能決定磁體的高溫長(cháng)時(shí)間磁化損失。