第1章 绪论 1
1.1 永磁材料的功能特性与种类 1
1.1.1 永磁材料 1
1.1.2 永磁材料的功能特性 1
1.1.3 永磁材料的种类 2
1.2 永磁材料的发展和寿命评估 4
1.3 Nd-Fe-B系永磁材料与高新技术 9
1.4 中国Nd-Fe-B永磁材料的发展 13
1.5 稀土铁系永磁材料的种类与制造方法 14
参考文献 16
第2章 永磁材料磁学基础 18
2.1 磁学量的定义与单位制 18
2.2 原子磁性 21
2.3 自发磁化理论要点 25
2.3.1 3d金属的自发磁化 25
2.3.2 稀土金属的自发磁化与磁有序 26
2.3.3 稀土金属间化合物的自发磁化 29
2.4 铁磁体中的磁自由能与磁畴结构 29
2.4.2 磁晶各向异性能EK 31
2.4.1 静磁能 31
2.4.3 退磁场与退磁场能 34
2.4.4 磁致伸缩与磁弹性能 36
2.4.5 磁畴壁与磁畴能 38
2.4.6 磁畴的形成与磁畴结构 41
2.5 技术磁化与反磁化过程 43
2.5.1 技术磁化与反磁化过程 43
2.5.2 畴壁位移的磁化过程 45
2.5.3 磁矩转动的磁化过程 47
2.6.1 饱和磁化强度Ms 48
2.6 永磁材料的技术磁参量 48
2.6.2 居里温度Tc 50
2.6.3 各向异性场HA 51
2.6.4 剩磁Br 53
2.6.5 矫顽力与矫顽力理论 55
2.6.6 磁能积（BH）m 63
2.6.7 永磁体的工作点与负载线 67
2.6.8 回复导磁率Urec 68
2.6.10 动态磁能积（BH）m（或称回复磁能积） 69
2.6.9 J-H退磁曲线上的弯曲点Hk和方形度Q 69
2.6.11 永磁材料的稳定性 70
参考文献 76
第3章 稀土铁系相图及其化合物 77
3.1 引言 77
3.2 R-Fe二元系相图和化合物 78
3.3 Nd-Fe-B三元系相图及化合物 84
3.4 R（Dy,Tb）-Fe-B三元系相图 91
3.5 Nd-Fe-C三元系相图 92
3.6 Nd-Fe-Al三元系相图 93
3.7 Nd-Fe-B三元系非平衡状态图 94
3.7.1 熔体以5℃／s冷速得到的Nd-Fe-B三元系相图 95
3.7.2 熔体过热导致的不平衡状态图 97
3.8 Pr-Fe-B三元系相图 97
3.8.1 Pr-Fe-B三元系室温截面图 98
3.8.2 Pr-Fe-B三元系垂直截面图 98
3.8.3 亚稳定Pr-Fe-B三元系 100
3.9 R-Fe-B-x四元系相图 101
3.9.1 Nd-Dy（或Tb）-Fe-B四元系中［Ndl-x（Dy或Tb）x］2Fe14B截面图 102
3.9.2 Nd-Fe-B-O四元系 103
参考文献 105
第4章 稀土铁系化合物的晶体结构与内禀磁特性 107
4.1 概述 107
4.2 稀土金属的晶体结构 109
4.3 R2Fe14B、R2Co14B和R2Fe14C化合物的晶体结构与结构参数 111
4.4 R1+∈Fe4B4化合物的晶体结构 120
4.5.1 Th2Ni17型晶体结构 123
4.5 R2Fe17化合物的晶体结构 123
4.5.2 Th2Zn17型晶体结构 126
4.6 R2Fe14B化合物的交换作用、居里温度与线膨胀、弹性反常行为 128
4.6.1 双亚点阵分子场理论对Tc的分析 129
4.6.2 （Nd2-xRx）（Fe1-yMy）14B化合物Tc实验结果与分析 133
4.6.3 R2Fe14B化合物热膨胀的反常行为 134
4.7 R2Fe14B化合物的磁矩和磁极化强度 135
4.7.1 R2Fe14B化合物的原子磁矩 136
4.7.2 R2Fe14B中元素取代对磁矩的影响 139
4.7.3 R2Fe14B化合物的磁极化强度与温度的关系 141
4.8 R2Fe14B化合物的磁晶各向异性 143
4.8.1 R2Fe14B系化合物的各向异性 144
4.8.2 R2Fe14B系化合物的自旋再取向和一级磁化过程 145
4.8.3 R2Fe14B系化合物各向异性的起因 147
4.8.4 元素取代对R2Fe14B化合物各向异性的影响 149
参考文献 152
第5章 烧结Nd-Fe-B系永磁材料的制造原理与技术 155
5.1 概述 155
5.2.1 原材料选择 156
5.2 原材料的选择与熔炼 156
5.2.2 熔炼 158
5.3 铸锭的晶体生长与铸锭组织的控制 159
5.3.1 Nd-Fe-B系合金的结晶过程 159
5.3.2 铸锭非平衡结晶过程晶体生长特征 161
5.3.3 Nd-Fe-B系合金铸锭组织的控制 163
5.4 制粉原理与技术 165
5.4.1 粉末体的性质 165
5.4.2 制造烧结Nd-Fe-B永磁体对磁性粉末的要求 166
5.4.3 机械球磨制粉技术 167
5.4.4 气流磨制粉原理与技术 169
5.5 粉末磁场取向与压型原理和技术 172
5.5.1 粉末磁场取向的重要性 172
5.5.2 粉末颗粒在磁场中的取向过程 173
5.5.3 粉末磁场取向程度的评价尺度 177
5.5.4 粉末压型 180
5.6 烧结原理与技术 187
5.6.1 引言 187
5.6.3 液相烧结的基本过程 188
5.6.2 液相烧结 188
5.6.4 液相烧结的致密化与晶粒长大控制 191
参考文献 192
第6章 烧结Nd-Fe-B系永磁材料 194
6.1 概述 194
6.2 三元Nd-Fe-B系烧结永磁材料的成分与性能 198
6.3 Nd-Fe-B系永磁材料的烧结、热处理原理与技术 202
6.3.1 Nd-Fe-B系永磁体的烧结 203
6.3.2 Nd-Fe-B系永磁体的回火热处理 206
6.4.1 烧结Nd-Fe-B系永磁材料的显微组织特征 210
6.4 烧结Nd-Fe-B系永磁材料的显微组织 210
6.4.2 晶界显微结构与晶界相 215
6.4.3 添加元素的晶界显微结构 219
6.5 烧结Nd-Fe-B系永磁体的畴结构与反磁化 223
6.5.1 畴结构与畴宽 223
6.5.2 稀土化合物永磁的畴结构参数 226
6.5.3 烧结Nd-Fe-B系永磁体的反磁化过程与畴结构变化 228
6.6.1 烧结Nd-Fe-B系永磁体的形核场HN与矫顽力 230
6.6 烧结Nd-Fe-B系永磁材料的矫顽力 230
6.6.2 烧结Nd-Fe-B永磁体的HN与各向异性（Kl和HA）的关系 232
6.6.3 烧结Nd-Fe-B系永磁材料的形核场 235
6.7 氧在烧结Nd-Fe-B系永磁材料中的行为与作用 241
6.7.1 稀土氧化物的标准生成自由能 242
6.7.2 氧进入Nd-Fe-B系磁体的过程与途径 243
6.7.3 氧对烧结Nd-Fe-B永磁材料组织与性能的影响 246
6.8 高磁能积烧结Nd-Fe-B系永磁材料的成分设计与制造 249
6.8.1 Nd2Fe14B单晶（单相）体磁能积的理论值和实际的极限值 250
6.8.2 烧结Nd-Fe-B系永磁材料的Br和（BH）m极限值 251
6.8.3 烧结Nd-Fe-B系永磁体主相体积分数和取向度与性能的关系 252
6.8.4 烧结Nd-Fe-B系永磁体各个相的体积分数的计算 254
6.8.5 高磁能积烧结Nd-Fe-B系永磁材料的成分设计与制造 257
6.9 高矫顽力烧结Nd-Fe-B系永磁材料的设计与制造 261
6.9.1 决定烧结Nd-Fe-B系永磁材料矫顽力因素 261
6.9.2 高矫顽力烧结Nd-Fe-B系永磁材料的成分考虑 262
6.9.3 高矫顽力烧结Nd-Fe-B系永磁材料的结构设计 264
6.10 三元以上的（Nd-R）（Fe-M1-M2）-B系烧结永磁材料 266
6.10.1 添加Co的Nd-Fe-Co-B系永磁材料 266
6.10.2 添加Al的Nd-Fe-Al-B系和Nd-Fe-Co-Al-B系永磁材料 267
6.10.3 添加Dy或Dy2O3（或Tb4O7）的Nd-Dy-Fe-B系和Nd-Dy-Fe-Co-B系永磁材料 270
6.10.4 添加Cu的（Nd,Dy）-Fe-B和（Nd,Dy）（Fe,Co）-B系烧结永磁材料 275
6.10.5 添加Nb（或V）的Nd-Fe-Nb-B系和 276
Nd-Dy-Fe-Co-Nb-B系永磁材料 276
6.10.6 添加Ga的Nd-Fe-Ga-B或Nd-Dy-Fe-Ga-B系烧结永磁材料 278
6.11 低成本的R-Fe-B系（R=La,Ce,MM,Pr）烧结永磁材料 282
6.11.1 （Pr,Nd）-Fe-B系烧结永磁材料 282
6.11.2 （Ce,Nd）-Fe-B系烧结永磁材料 286
6.11.3 （La,Nd）-Fe-B系烧结永磁材料 287
6.11.4 MM-Fe-B系烧结永磁材料 290
6.12 具有低温度系数的烧结R-Fe-B系永磁材料 293
6.13 烧结Nd-Fe-B系永磁材料的腐蚀与保护 300
6.13.1 烧结Nd-Fe-B系永磁材料腐蚀行为与腐蚀试验 301
6.13.2 Nd-Fe-B系磁粉的氧化行为 301
6.13.3 大块烧结Nd-Fe-B系永磁材料的氧化与腐蚀 303
6.13.4 烧结Nd-Fe-B系永磁材料的表面防腐 307
6.14 用双合金法制造烧结Nd-Fe-B永磁材料 308
参考文献 312
第7章 稀土铁系粘结永磁材料及其永磁粉末的制造原理与技术 312
7.1 粘结永磁材料及其应用与发展 318
7.2 粘结Nd-Fe-B系永磁材料的制造 320
7.3 粘结永磁体的磁性能与影响因素 323
7.4 快淬法制造Nd-Fe-B永磁粉末的原理与技术 326
7.5 HD和HDDR法制造Nd-Fe-B系磁粉的原理与技术 333
7.5.1 氢与R-TM化合物的相互作用 333
7.5.2 HD处理和HD磁粉 336
7.5.3 Nd-Fe-B系各向同性HDDR磁粉的制造原理与技术 337
7.5.4 Nd-Fe-B系各向异性HDDR磁粉的制造原理与技术 344
7.6.1 机械合金化法的过程与原理 352
7.6 机械合金化法制造Nd-Fe-B系永磁粉的原理与技术 352
7.6.2 机械合金化和固态反应法制造Nd-Fe-B系永磁材料粉末 354
参考文献 356
第8章 稀土铁系热变形各向异性永磁材料 359
8.1 概述 359
8.2 Nd2Fe14B化合物为基体的永磁材料的力学性能与热变形行为 359
8.2.1 Nd-Fe-B系永磁体的力学性能 359
8.2.2 Nd-Fe-B系永磁材料的热形变行为 361
8.3.1 Pr-Fe-B系永磁材料热压过程中磁性能与显微结构的变化 364
8.3 R-Fe-B系永磁体热形变过程中磁性能与显微结构的变化 364
8.3.2 Pr-Fe-Cu-B系永磁合金热轧形变过程中磁性能的变化 369
8.3.3 合金成分对铸造热形变R-Fe-B系永磁材料磁性能的影响 372
8.3.4 热变形MQⅢ磁体的成分、组织与性能 374
8.4 热形变过程中R-Fe-B系永磁体各向异性的形成机理 378
8.4.1 铸造-热变形过程中R-Fe-B系永磁材料的各向异性形成机理 380
8.4.2 MQⅢ磁体在热压形变过程中各向异性形成机理 386
参考文献 388
第9章 稀土铁系间隙化合物永磁材料 390
9.1 概述 390
9.2.1 R2Fe17Nx间隙化合物的形成 393
9.2 Sm2Fe17Nx间隙化合物稀土永磁材料 393
9.2.2 R2Fe17Nx间隙化合物的结构 398
9.2.3 R2Fe17Nx间隙化合物的内禀磁特性 400
9.2.4 Sm2Fe17Nx化合物粉末与永磁材料的制造方法 406
9.2.5 Sm2Fe17粉末的氮化与氮原子的扩散 409
9.2.6 Sm2Fe17Nx各向同性粉末的成分、工艺与磁性能 413
9.2.7 各向异性Sm2Fe17Nx磁粉的成分、工艺与磁性能 417
9.2.8 Sm2Fe17Cx间隙化合物永磁材料 420
9.3.1 1∶12型稀土铁系化合物的成分与晶体结构 424
9.3 1∶12型间隙化合物稀土铁系永磁材料 424
9.3.2 1∶12型稀土铁系化合物与其氮化物的内禀磁特性 427
9.4 3∶29型间隙化合物稀土铁系永磁材料 431
9.4.1 3∶29型稀土铁系化合物的发现与晶体结构 431
9.4.2 3∶29型稀土铁系化合物的形成及其成分 433
9.4.3 R3（Fel-xMx）29内禀磁特性和Srn3（Fe,M）29Nx间隙化合物稀土永磁材料 433
参考文献 435
第10章 双相纳米晶复合永磁材料 439
10.1 双相纳米晶复合永磁材料的发展背景 439
10.2 双相纳米晶复合永磁材料的特征和制造方法 442
10.3 双相纳米晶复合永磁材料的交换耦合模型 443
10.3.1 双相纳米晶复合永磁材料的一维交换耦合模型 443
10.3.2 各向同性双相纳米晶复合永磁材料的二维与三维磁交换耦合模型 446
10.3.3 各向异性双相纳米晶复合永磁材料交换耦合的三维模型 449
10.4 发展中的双相纳米晶复合永磁材料 454
10.5 Pr2Fe14B/a-Fe系纳米晶复合永磁材料 454
10.5.1 快淬工艺参数、显微组织与磁性能的关系 455
10.5.2 完全过快淬（非晶态）与部分过快淬（部分非晶态）Pr8Fe86B6合金带晶化退火后显微结构与磁性能的关系 459
10.5.3 纳米晶复合永磁材料PrxFe94-xB6的组织结构与磁性的关系及剩磁增强效应 463
10.5.4 元素（Nd,Dy,Zr,Nb等）取代对（Pr,Dy）2-（Fe,M）14B/a-Fe（M）纳米晶复合永磁材料组织结构与磁性能的影响 466
10.5.5 Pr2Fe14B/a-Fe纳米晶复合粘结永磁材料 471
10.6 R2Fe14B/a-Fe系（R＝Pr或Nd）纳米晶复合永磁材料的磁硬化 473
10.6.1 硬磁性相与软磁性相两相交换作用 473
10.6.2 双相纳米晶Pr2Fe14B/a-Fe永磁合金带起始磁化过程 473
10.6.3 Pr8Fe86B6合金最佳快淬态的微观结构 474
10.6.4 R2Fe14B/a-Fe纳米晶复合永磁材料反磁化形核场与交换耦合钉扎场 477
10.7 Nd2Fe14B/a-Fe系纳米晶复合永磁材料 480
10.8 纳米晶复合Fe3B/a-Fe+Nd2Fe14B系永磁材料 481
参考文献 485
第11章 烧结Nd-Fe-B系永磁材料新进展 487
11.1 概述 487
11.2 新牌号Nd-Fe-B系永磁材料 491
11.2.1 实验室研制的高磁能积永磁体 492
11.2.2 商品高性能烧结Nd-Fe-B磁体 495
11.3 近快速凝固鳞片铸锭技术（SC） 498
11.3.1 制造鳞片铸锭技术设备与工艺简介 498
11.3.3 近快速凝固鳞片的显微组织 499
11.3.2 制造高性能烧结Nd-Fe-B永磁体对厚带（或称鳞片）显微组织的要求 499
11.3.4 鳞片铸锭的显微结构与成分的关系 502
11.3.5 熔炼与鳞片铸锭（SC）的新设备 503
11.4 氢破碎（HD）和气流磨（JM）制粉 505
11.4.1 采用SC+HD+JM工艺制粉可获得优异磁性能的烧结Nd-Fe-B磁体 505
11.4.2 HD过程 508
11.4.3 HD设备和技术工艺 510
11.4.4 制造烧结Nd-Fe-B永磁材料的添加剂 512
11.5 粉末磁场取向与成形新技术 512
11.5.1 粉末取向的新技术 512
11.5.2 橡胶模压（RIP）新技术 515
11.5.3 新开发的压形技术与装置 518
11.6 低温烧结与磁体晶粒尺寸的控制 520
11.6.1 影响烧结过程Nd-Fe-B晶粒长大的因素 520
11.6.2 烧结时晶粒长大动力学 522
11.6.3 烧结Nd-Fe-B永磁体晶粒反常长大（AGG——Adnormal grain growth）与临界烧结温度 524
11.7 双合金法生产高性能Nd-Fe-B永磁材料 526
11.8 高性能烧结Nd-Fe-B永磁体的显微结构模型与退磁曲线参数Q及μrec的关系 529
11.8.1 概述 529
11.8.2 烧结Nd-Fe-B永磁材料理想的显微结构模型 530
11.8.3 烧结Nd-Fe-B显微结构模型与反磁化参数Q及μrec的关系 531
11.8.4 影响永磁体的Q与μrec的工艺因素 533
11.9 烧结Nd-Fe-B永磁体的力学性能 535
11.9.1 烧结Nd-Fe-B永磁材料力学性能——强度与断裂韧性 535
11.9.2 影响烧结Nd-Fe-B永磁材料冲击断裂韧性的因素 537
参考文献 538
第12章 稀土铁系粘结永磁材料的新发展 542
12.1 概述 542
12.1.1 稀土铁系粘结永磁材料的应用领域不断扩展 542
12.1.2 粘结Nd-Fe-B的产量将迅速增加 543
12.1.3 世界快淬Nd-Fe-B磁粉的产量 544
12.2 各向同性快淬Nd-Fe-B磁粉的牌号与性能 545
12.3 各向同性粘结Nd-Fe-B永磁材料 548
12.4 双相纳米晶复合永磁材料的新发展 554
12.5 各向异性磁粉与各向异性粘结磁体的新发展 562
12.5.1 d-HDDR工艺 563
12.5.2 添加元素（Nb,Ga,Co等）对NdFeCoNbGaB合金HDDR各向异性磁粉性能的影响 565
12.5.3 用d-HDDR工艺制备各向异性Nd-Fe-B磁粉与各向异性粘结磁体的磁性能 567
参考文献 570
第13章 永磁材料应用的若干问题 572
13.1 永磁体应用的原理 572
13.2 永磁材料的应用领域与实例 573
13.2.1 在微波通讯技术中的应用 574
13.2.2 在电机工程中的应用 576
13.2.3 在仪器仪表和计时装置中的应用 580
13.2.4 在电声器件中的应用 584
13.2.5 在磁力机械工程中的应用 586
13.2.6 在交通运输工具中的应用 590
13.2.7 在磁性分离技术中的应用 592
13.2.8 在磁化技术中的应用 593
13.2.9 在磁疗和健身器械方面的应用 595
13.3 磁路设计与计算基础 598
13.3.1 基本概念 599
13.3.2 静态磁路分析与计算 600
13.3.3 磁路的数值分析与计算 602
参考文献 606
附表1 磁学及其有关量的单位换算表 607
附表2 元素周期表 609
附表3 稀土金属的物理性质 610
附表4-1 Nd-Fe-B产品牌号与性能表（一） 611
附表4-2 Nd-Fe-B产品牌号与性能表（二） 613
附表4-3 Nd-Fe-B永磁材料产品牌号与性能表（三） 615
附表4-4 烧结Nd-Fe-B永磁材料牌号与性能表（四） 616
附表4-5 烧结Nd-Fe-B永磁材料牌号与性能表（五） 618
附表4-6 Nd-Fe-B永磁材料牌号与性能表（六） 619
附表4-7 Nd-Fe-B永磁材料的牌号与性能表（七） 622
附表4-8 Nd-Fe-B永磁材料牌号与性能表（八） 626
术语索引 628