了解烧结钕铁硼永磁体的力学性能，保障其在不同环境下的应用

烧结钕铁硼永磁体的应用主要是利用其磁性能，但由于使用环境和条件不同，除了磁性能外，还有对机械性能和化学性能的要求，例如有些永磁体在高速旋转机械中使用时，要承受很大的离心力，或者在震动的环境中，或者在极高的加速度（3g~5g）条件下使用，或者磁体安装时受到应力，磁体就会剥落、脱落、掉角或者出现裂纹等，所以对磁体的机械性能自然是有要求的。

材料的机械性能有哪些？

材料的力学性能一般包括强度、硬度、塑性和韧性，这些力学性能参数具有不同的物理含义。

强度是指材料抵抗外力破坏作用的最大能力。根据外力形式的不同，强度分为以下几种类型：

硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力，是比较各种材料软硬程度的指标，硬度越高，金属抵抗塑性变形的能力越强。

塑性是指固体材料在一定的外力作用下抵抗变形的能力，是材料在外力作用下保持永久变形而不被破坏的能力。

韧性是指材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性越好，发生脆性断裂的可能性就越小。在材料科学和冶金学中，韧性是指材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。抗断裂性是材料在断裂前可吸收的能量与其体积之比。

烧结钕铁硼的机械性能

烧结钕铁硼属于脆性材料，力学性质为硬而脆，即强度高，韧性低，在断裂前几乎没有塑性变形，即在弹性变形阶段断裂。

下图是各种永磁材料的磁能积（BH）m和断裂韧性的对比图，我们可以发现烧结NdFeB的磁能积（BH）m最高，而其断裂韧性还是和Sm2Tm17、SmCo5、铁氧体相当的。其他永磁体也类似，因为它们都是以金属间化合物为基础的永磁材料，都是脆性材料。粘结稀土永磁体、Fe-Cr-Co、磁钢的断裂韧性最好，但它们的磁能积（BH）m比烧结NdFeB低很多。

脆性材料常用三个指标来描述材料的力学性能：

断裂韧性通常反映材料在裂纹扩展时的强度，其单位为MPa·m1/2。材料的断裂韧性应利用拉力试验机、应力传感器、引伸计、信号放大动态应变计等进行测试。将材料制成薄片。

冲击强度（冲击断裂韧性）反映材料在冲击应力作用下，断裂过程中所吸收的能量，单位为J/m2。冲击强度的测量值对样品的尺寸、形状、加工精度、试验环境等过于敏感，测量值的离散性会较大。

弯曲强度是用三点弯曲法测得的材料的弯曲断裂强度。由于样品加工方便、测量简单，它最常用来描述烧结钕铁硼磁体的力学性能。

东磁发现有学者根据不同的试验给出了烧结钕铁硼力学性能的大致波动范围，由于烧结钕铁硼属于脆性材料，因此试验数据比较分散。

烧结NdFeB永磁体的强度高而韧性低，是由其自身的晶体结构决定的，另外，以下两个因素也会影响烧结NdFeB的抗弯强度，也是提高其强度的途径： 。

Nd含量对烧结NdFeB的强度有一定的影响，实验结果表明，在一定条件下，Nd含量越高，材料强度越高。

添加其他金属元素对烧结NdFeB的强度有一定的影响，当添加一定量的Ti、Nb或Cu时，可提高永磁体的冲击断裂韧性；当添加少量的Co时，可提高永磁体的弯曲强度。

烧结钕铁硼综合力学性能偏低是限制其在更广泛领域应用的重要原因之一，如果能在保证磁性能提高或不变的情况下提高产品的韧性，烧结钕铁硼将会在军事、航空航天等领域发挥更大的作用，进入一个新的发展时期。

以上是董麦迪对烧结钕铁硼力学性能的简单介绍，欢迎大家提出意见和补充。本文部分内容引用自周守增等2011年出版的《烧结钕铁硼稀土永磁材料与工艺》。

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