燒結釹鐵硼，熱學(xué)，力學(xué)，熱學(xué)電學(xué)物理性能

燒結釹鐵硼永磁體作為核心功能部件，廣泛應用在電機、電聲、磁吸和傳感器等儀器設備中。磁體在服役過(guò)程中，會(huì )受到機械力、冷熱變化、交變電磁場(chǎng)等環(huán)境因素，如果發(fā)生環(huán)境失效，將會(huì )嚴重影響設備的功用，造成巨大的損失。因此，除磁性能指標外，我們也需要關(guān)注磁體的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性能，這將有助于我們更好的設計和使用磁鋼，同時(shí)對于改善其服役的穩定性、可靠性具有重要意義。

力學(xué)性能

磁鋼的力學(xué)性能指標包括硬度、抗壓強度、抗彎強度、抗拉強度、沖擊韌性、楊氏模量等。釹鐵硼是典型的脆性材料，磁鋼的硬度和抗壓強度較高，但抗彎強度、抗拉強度和沖擊韌性差。這就造成磁鋼在加工、充磁和裝配過(guò)程中容易出現掉角甚至開(kāi)裂的情況。磁鋼在組件及設備中通常需要用卡槽或粘膠方式固定，同時(shí)做好減震和緩沖保護。

燒結釹鐵硼的斷裂面為典型的沿晶斷裂，其力學(xué)特性主要由其復雜的多相結構決定的，同時(shí)與配方成分、工藝參數和結構缺陷（孔洞、大晶粒、位錯等）有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，稀土總量越低，材料力學(xué)性能越差。通過(guò)適量添加Cu、Ga等低熔點(diǎn)金屬，改善晶界相分布可以增強磁鋼韌性。添加Zr、Nb、Ti等高熔點(diǎn)金屬，可以在晶界形成沉淀相，細化晶粒的同時(shí)可以抑制裂紋延伸，有助于改善強度和韌性；但過(guò)量添加高熔點(diǎn)金屬，會(huì )造成磁材硬度過(guò)高，嚴重影響加工效率。

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，磁材的磁性能與力學(xué)性能難以兼顧，受成本和性能需求限制，往往需要犧牲其易加工和裝配性。

熱學(xué)性能

釹鐵硼磁鋼主要的熱學(xué)性能指標包括導熱系數、比熱容和熱膨脹系數。

電機運行下磁鋼狀態(tài)仿真

磁鋼性能隨溫度升高而逐漸下降，因此永磁電機的溫升成為電機能否長(cháng)時(shí)間負載運行的關(guān)鍵影響因素，良好的導熱散熱能力才能避免超溫，維持設備的正常運行。因此我們希望磁鋼具有較高的導熱系數和比熱容，一方面熱量能快速傳導散發(fā)，同時(shí)相同熱量下引發(fā)更低的溫升。

釹鐵硼磁鋼在特定方向（∥C軸）易于充磁，在這個(gè)方向上磁鋼受熱會(huì )膨脹；但在難充磁的兩個(gè)方向（⊥C軸）存在負膨脹現象，即受熱收縮。熱膨脹各向異性的存在造成輻射環(huán)磁鋼燒結過(guò)程中易于開(kāi)裂；并且在永磁電機中，多采用軟磁材料的框架作為磁鋼的支撐，兩種材料不同的熱膨脹特性會(huì )影響溫升后的尺寸適配性。

電學(xué)性能

交變場(chǎng)下磁鋼渦流

在永磁電機旋轉的交變電磁場(chǎng)環(huán)境下，磁鋼會(huì )產(chǎn)生渦流損耗導致升溫，由于渦流損耗與電阻率成反比，提高釹鐵硼永磁體的電阻率，將能夠有效降低磁體的渦流損耗及磁體溫升。理想的高電阻率磁鋼結構是通過(guò)提升富稀土相的電極電位，形成能阻止電子傳輸的隔離層，實(shí)現高電阻晶界相對主相晶粒的包裹和分隔，從而提高燒結釹鐵硼磁體的電阻率。但無(wú)論是無(wú)機材料的摻雜還是分層技術(shù)都無(wú)法解決磁性能惡化問(wèn)題，目前仍無(wú)有效制備兼具高電阻率與高性能的磁體。