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提到“永磁材料”這一名詞，您也許覺(jué)得有些陌生，但永磁材料的應用已滲透到我們生活的方方面面。汽車(chē)、空調、相機、手機、電腦磁盤(pán)、打印機驅動(dòng)頭、儀器儀表、醫療設備……等等，永磁材料的應用無(wú)處不在。 永磁材料，又稱(chēng)“硬磁材料”，是一種經(jīng)過(guò)磁化以后，具有長(cháng)期保持磁性的材料。其中，稀土永磁材料是已知的綜合磁性能最優(yōu)異的一種。一塊火柴盒大小的稀土永磁體可以吸起與一個(gè)成年人體重相當的鐵物，一塊稀土永磁材料的磁性能比同樣大小普通磁鋼要高出10多倍……，用稀土永磁材料制造的電子器件，效能高，體積小、重量輕；稀土永磁材料在航空航天、新能源、自動(dòng)化、信息技術(shù)等高新技術(shù)和國防領(lǐng)域有著(zhù)廣泛深入的應用。 然而，永磁材料的磁性能會(huì )隨著(zhù)溫度的變化而改變較大，并且不同永磁材料的剩磁和內稟矯頑力的溫度系數差別也很大，在達到居里溫度時(shí)，磁性還會(huì )消失。這些特性都決定著(zhù)需要有標準來(lái)準確地測量和評價(jià)它。 在實(shí)際應用過(guò)程中，永磁材料往往工作于高溫環(huán)境中，如永磁直驅風(fēng)力發(fā)電機所用的永磁體，內部溫度達到150℃，其高溫下的磁性能還能滿(mǎn)足設計要求嗎？核反應堆、航天器高速電機等所用的釤鈷磁體的溫度超過(guò)了300℃、甚至達到500℃，需用的磁體在不同溫度下各項磁性能的準確數值又是多少呢？ 在2005年之前，我國建立的硬磁材料磁特性檢定裝置，只能基于國際標準方法測量常溫下的(閉磁路)磁特性，無(wú)法檢測高溫下的磁特性。高溫下的磁特性測量只能依賴(lài)進(jìn)口的商業(yè)永磁測量?jì)x，但其閉磁路高溫測量能力也只能在220℃以?xún)?。而國防和航空航天等領(lǐng)域迫切需求溫度測量范圍為300℃～500℃，這已超出了主要發(fā)達國家計量院的永磁高溫測量能力，商業(yè)永磁測量?jì)x更是無(wú)法達到。 自主研制建立一套高溫測量能力達到500℃的閉磁路硬磁性材料高溫磁特性標準測量裝置尤為迫切。為此，林安利研究員組建研究團隊，從2005年開(kāi)始開(kāi)展這方面的研究工作。 自主創(chuàng )新，提升高溫測量能力 經(jīng)過(guò)艱難的技術(shù)攻關(guān)，研究團隊解決了閉磁路高溫條件下磁場(chǎng)穩定性、線(xiàn)圈常數恒定性、磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)均勻性等一系列技術(shù)難題，并于2009年形成了一套硬磁材料溫度特性標準檢測裝置。 林安利介紹說(shuō)，這個(gè)裝置由磁化機構、磁場(chǎng)和磁感測量系統、溫度控制單元、控制和數據處理單元等4個(gè)部分組成，裝置的所有模塊和功能均自主研制，其技術(shù)指標達到：最大磁場(chǎng)1750kA/m；在室溫～220℃范圍內釹鐵硼磁體的剩磁測量不確定度1.0%、內稟矯頑力測量不確定度1.5%；在300℃～500℃范圍內釤鈷磁體剩磁測量不確定度1.5%、內稟矯頑力測量不確定度3.0%；能夠準確測量室溫～500℃溫度范圍內稀土永磁材料不同溫度下的退磁曲線(xiàn)以及由此確定的各項磁性參數，并能溯源到國際基本單位。 該項目的最為關(guān)鍵的創(chuàng )新點(diǎn)在于“在閉磁路條件下，實(shí)現220℃～500℃硬磁材料磁特性準確測量”。不僅可用于釹鐵硼磁體，也可用于具有較低溫度系數和較高居里溫度地SmCo5(釤鈷5)、Sm2Co17(釤鈷2比17)磁體，而這類(lèi)磁體往往應用于對溫度特性要求嚴格的國防和航空航天領(lǐng)域。 林安利介紹說(shuō)，根據已知的文獻和報道，這一溫度測量范圍優(yōu)于主要國家計量院和商業(yè)永磁測量?jì)x的永磁高溫測量能力，“解決了目前國家標準裝置《硬磁材料磁特性檢定裝置》不能計量高溫下永磁體磁特性的問(wèn)題?！? 深度應用，滿(mǎn)足高溫永磁測量需求 目前，這一裝置及其相關(guān)技術(shù)已進(jìn)行了深度推廣和應用，為我國永磁器件的性能和可靠性的檢驗提供技術(shù)支持。中國計量院先后研制成室溫～220℃和室溫～500℃兩種溫度范圍的產(chǎn)品化的檢測裝置，并廣泛開(kāi)展高溫磁性檢測工作。2010年至今已完成日常測試任務(wù)約600件次，服務(wù)領(lǐng)域涉及到電子信息、能源、醫療、交通航空航天、國防科研等領(lǐng)域。 據了解，其中的室溫～220℃永磁高溫測量?jì)x器與進(jìn)口商用儀器性能相當，而價(jià)格卻只有進(jìn)口設備的1/10左右。林安利告訴記者，“目前，我國稀土永磁行業(yè)主要企業(yè)均已采用這一技術(shù)，實(shí)現對產(chǎn)品高溫性能的質(zhì)量控制?！? 我國稀土永磁產(chǎn)量占世界80%以上，有超過(guò)200家稀土永磁生產(chǎn)企業(yè)。這一裝置的使用，不僅為我國企業(yè)節省了大量的進(jìn)口儀器購置費用，還促進(jìn)了我國稀土永磁制造行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)競爭力的提高。 在國防和航空航天領(lǐng)域，中國計量院研制的高溫永磁測量裝置及其相關(guān)技術(shù)已被廣泛用于稀土永磁材料的檢測、設計和研發(fā)。如室溫～500℃硬磁測量?jì)x，已被中南大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中科院材料所等單位引進(jìn)，為我國航空項目所用硬磁材料的研究提供了幫助。中國計量院還與北京鋼鐵研究總院緊密合作，解決了其在更高溫度領(lǐng)域的永磁材料精確測量的難題，也為我國核工業(yè)、國防、航天等領(lǐng)域要求具有更高工作溫度需求的永磁體研制過(guò)程提供準確的溫度特性測量服務(wù)。 此外，依據研究成果，還形成了永磁材料溫度測量國家標準和國家計量技術(shù)規范各一項等等，正在為我國稀土永磁材料及其應用工業(yè)磁性測量標準化和技術(shù)水平的提高做出貢獻。