米乐m6官方网站 钐铁氮 (Sm₂铁₁₇N₃）永磁体高密度技术开发

Niterra集团NGK火花塞有限公司（以下简称“NGK火花塞”）和米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）正在“日本火花塞-AIST碳中性先进无机材料合作研究实验室”利用新型烧结助剂进行研究钐铁氮 (Sm₂铁₁₇N₃）烧结磁铁(*1)的密度和性能的技术。

短信₂铁₁₇N₃磁铁表现出高磁性并且钕铁硼 (Nd-Fe-B) 磁铁，因此有望用作后Nd-Fe-B磁体。 (*2)。另一方面，为了提高磁体性能，需要通过高温烧结形成高密度的微结构，但Sm₂铁₁₇N₃9138_9238磁化(*3)) 降低的问题。在这项研究中，Sm₂铁₁₇N₃作为烧结助剂，在不降低磁体磁化强度的情况下获得致密化效果元素周期表第2族(*4)的元素（镁、钙等）的合金。这允许Sm₂铁₁₇N₃现在可以制造更高密度的磁体，预计未来这将用于需要耐热性的电动汽车等电机的磁体。

此结果将于 2024 年 9 月 19 日在大阪大学丰中校区举行的日本金属学会秋季会议上公布。我们还将在由 AIST 中部中心和 AIST Solutions Co, Ltd 主办的“未来移动材料”共同创造博览会上发表演讲，该博览会将于 2024 年 10 月 11 日在名古屋举行。

为了实现低碳社会，电动汽车和工业设备电机需要更加高效、更小、更轻。许多高效电机均采用采用永磁体的嵌入式磁体 (IPM) 电机，但电动汽车等应用需要高耐热性。目前的Nd-Fe-B磁体中添加了镝（Dy）和铽（Tb）等重稀土元素。矫顽力(*5)通过抑制矫顽力的温度劣化而得到改善并确保耐热性，但这些重稀土元素带来资源风险。

另一方面，Sm₂铁₁₇N₃该化合物为Nd，是Nd-Fe-B磁体的主相₂铁₁₄与 B 化合物相当饱和磁化强度(*6) 大约高 3 倍各向异性磁场（*7），并且在电动汽车用IPM电机的工作温度范围（150至200摄氏度）内具有优异的耐热性，因此有望成为不含重稀土元素的下一代永磁材料。为了获得高磁性能，特别是高磁化强度，需要单位体积内具有尽可能多的磁性化合物，即提高密度。然而，Sm₂铁₁₇N₃在620℃左右会分解，难以通过高温烧结来制造，被认为是专用的粘结磁体材料。粘结磁铁是将磁粉混入树脂中并硬化而制成的磁铁。它们具有优异的绝缘性能，用于高速电机，但其磁粉填充率比烧结磁体低，导致磁化强度较低。因此，烧结磁体对于高输出电机至关重要。因此，Sm₂铁₁₇N₃需要一种新的烧结技术来制造展现其原始潜力的永磁体。

日本火花塞与 AIST 于 2022 年 4 月 1 日成立了 NGK 火花塞-AIST 碳中和先进无机材料合作研究实验室 (2022 年 4 月 1 日日本特殊陶瓷/AIST 新闻公告)，Sm 在同一合作研究实验室₂铁₁₇N₃我们已开始开发烧结磁体。

AIST 是高压电流烧结法使用 (*8) 进行加密₂铁₁₇N₃和低氧粉末冶金工艺使用(*9)不降低矫顽力的Sm₂铁₁₇N₃烧结磁体的制备(2015 年 9 月 18 日 AIST 新闻稿)之类的研究主题，并积累了丰富的知识和专有技术。通过将这些与NGK SPARK PLUG的陶瓷烧结技术和粉末/粉末冶金技术相结合，我们₂铁₁₇N₃我们一直在共同致力于烧结磁体的开发。

这次是被称为难烧结材料的Sm₂铁₁₇N₃我们成功地将粉末粉碎成几微米的尺寸，并使用低氧粉末冶金工艺将其致密化，从而提高了其作为永磁体的性能。

到目前为止，SM₂铁₁₇N₃在低温下，但这不是一种有效的方法，因为锌会与磁体相发生反应，导致磁化强度显着下降并抵消致密化效应。因此，我们寻找新的烧结助剂。我们特别关注含有元素周期表第 2 族元素的合金，而这些元素在过去并未得到太多研究。结果，我们发现了一种可以在低温下致密化并且不会导致磁化强度下降的合金。由于这种烧结助剂合金具有延展性，因此很难将其制成细粉，但我们通过优化研磨条件，能够将其制成细粉。其适当微粉化的烧结助剂合金和Sm₂铁₁₇N₃我们开发了一种烧结均匀混合的粉末混合物的工艺，使晶体沿一个方向排列，从而产生高密度 Sm₂铁₁₇N₃我们已成功制造出永磁体。

图1显示了没有烧结助剂和添加了新发现的烧结助剂的Sm烧结₂铁₁₇N₃这是烧结磁体横截面的电子显微镜图像。 SM无助剂₂铁₁₇N₃您可以看到粒子只是聚集在一起，但仍然存在许多空隙（图中的黑色区域）。另一方面，当添加新发现的合金时，空隙显着减少，并促进致密化。

图2显示了没有烧结助剂和添加了新发现的烧结助剂的Sm烧结₂铁₁₇N₃显示磁铁的磁化曲线。用这次开发的方法残余磁化(*10) 提高了 10% 以上，最大能量积(*11) 成功提高了 20% 以上。为了提高永磁体的性能，特别是磁化强度（图中纵轴），永磁体相（本例中为Sm₂铁₁₇N₃粉末））是有效的，我们能够使用开发的烧结助剂实现高密度。

这允许 Sm₂铁₁₇N₃该化合物作为永磁体的高潜力之一已被发掘，我们已将其开发为需要耐热性的电动汽车等电机用磁体。

未来将采用Sm作为原材料，进一步提高磁体性能₂铁₁₇N₃我们还在考虑工艺设计来开发磁性颗粒并改善取向。我们将继续致力于开发最适合高耐热应用的高性能永磁体，如后 Nd-Fe-B 烧结磁体。

演示会议：日本金属学会 2024 年秋季会议
演示文稿标题：使用新型烧结助剂实现 Sm-Fe-N 烧结磁体的致密化和性能改进
演讲者：饭田雄太^1,2，细川秋秀²，山口渡²，平山佑介²(1 NGK 火花塞，2 AIST)

※1 钐铁氮 (Sm₂铁₁₇N₃)系烧结磁铁

SM₂铁₁₇N₃它是将化合物粉碎并烧结而制成的磁铁。它被称为难烧结材料，其烧结密度难以提高。[返回来源]

※2 钕铁硼（Nd-Fe-B）磁铁

ND₂铁₁₄这是目前磁能积最高的磁体，以B化合物为主相。[返回来源]

※3 磁化

指单位体积的磁矩。它是磁铁吸附强度的指标。[返回来源]

※4 元素周期表第 2 族

铍、镁、钙、锶、钡和镭等元素统称为元素周期表第 2 族元素。[返回参考源]

※5 矫顽力

表示永磁体对外部磁场的抵抗力。[返回来源]

※6 饱和磁化

材料特有的值，代表该材料的最大磁化强度值。[返回来源]

※7 各向异性磁场

表示向难磁化轴（难磁化方向）施加外部磁场时，使磁矩饱和所需的磁场大小。具有大值的磁性材料有可能表现出高矫顽力。[返回来源]

※8高压电流烧结法

这是在施加超过1GPa的高压的同时在短时间内进行烧结的过程。[返回来源]

※9低氧粉末冶金工艺

该工序是在极低氧气氛(05ppm以下)下进行从准备微粉到烧结以获得烧结体的工序。[返回来源]

※10 残余磁化

指磁性材料在没有磁场（未施加磁场）时所具有的磁化强度。[返回来源]

※11 最大能量积

是磁体所具有的能量，是评价永磁体性能时最重要的磁性能。即使磁通密度高，如果矫顽力低，最大磁能积也小，只能在微弱的外磁场中使用。因此，两者之间的平衡很重要。该值越大，磁铁能够提供的能量就越多。[返回来源]