烧结钕铁硼的机械性能

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的不同，不仅有磁性能，还有机械性能和化学性能。比如一些永磁体在高速旋转机械中使用时，要承受很大的离心力，或者在振动环境或极高加速度(3g~5g)的条件下使用，或者安装时受到应力，磁体可能会剥落、掉边、掉角或开裂等。所以对磁体的机械性能自然有要求。

材料的力学性能如何？

材料的力学性能一般包括强度、硬度、塑性和韧性，它们有不同的物理意义。

强度指的是一种材料抵抗外部损伤的最大能力。强度可分为：

• 抗拉强度(抗拉强度)，指外力为拉力时的强度极限
• 抗压强度，外力为挤压力时的强度极限
• 抗弯强度，外力垂直于材料轴线并使材料在作用后弯曲时的强度极限

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

可塑性是指固体物质在一定外力作用下抵抗变形的能力，以及材料在外力作用下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，脆性断裂的可能性越小。在材料科学和冶金学中，韧性是指材料受到使其变形的力时的抗断裂能力，是材料在断裂前所能吸收的能量与体积之比。

烧结钕铁硼的力学性能

烧结钕铁硼是一种脆性材料，其力学性能为硬脆，即高强度低韧性，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磁能积(BH)m和断裂韧性的比较。我们可以发现，烧结钕铁硼具有最高的磁能积(BH)m，而断裂韧性仍与Sm2Tm17、SmCo5 、铁氧体永磁体相当，因为他们都是以金属间化合物为基体的永磁材料，属于脆性材料。粘结稀土永磁材料、Fe-Cr-Co、和磁钢的断裂韧性最好，但他们的磁能积(BH)m要比烧结钕铁硼低得多。

脆性材料往往用三个指标来描述材料的力学性能：

1. 断裂韧性，通常反映材料具有裂纹扩展的强度，其单位为MPa m1/2。拉力试验机、应力传感器、伸长计、信号放大动态应变仪等。应用于测试材料的断裂韧性，样品应制成薄片。
2. 冲击强度(冲击断裂韧性)一种反应性材料在冲击应力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试样的尺寸、形状、加工精度和试验环境过于敏感，测量值会更加分散。
3. 弯曲强度是用三点弯曲法测得的材料的弯曲断裂强度，由于加工容易，测量简单，最常用于描述烧结钕铁硼磁体的力学性能。

了解磁性通过综合不同的试验，找到了一些学者给出的烧结钕铁硼力学性能指标的一般波动范围。因为是脆性材料，所以测试数据比较分散。

烧结钕铁硼永磁材料具有高强度、低韧性的特点，这是由其自身的晶体结构决定的。此外，以下两个因素会影响烧结钕铁硼的弯曲强度，这也是提高其强度的途径。

1. Nd的含量对烧结钕铁硼的强度有一定的影响。实验结果表明，在一定条件下，钕含量越高，材料的强度越高。
2. 添加其他金属元素

烧结钕铁硼的综合力学性能不够高，是限制其在更广泛领域应用的重要原因之一。如果能在磁性能提高或不变的情况下提高产品的韧性，烧结钕铁硼将在军事、航空航天等领域发挥更大的作用，进入新的发展时期。

以上是关于烧结钕铁硼力学性能的简单介绍，欢迎指正和补充。本文部分引用自周守曾等《烧结钕铁硼稀土永磁材料与技术》，发表于2011年。