铝镍钴永磁合金系列添加稀土元素的方法本发明为一种铝镍钴永磁合金系列添加稀土元素，提高磁性能，降
低成本的方法，为一种新品种永磁合金的制造技术。
铝镍钴系列永磁合金自本世纪30年代问世以来，得到全面发展，其
优良的磁性能，较低的温度系数，在通讯、仪表、电机及电子、国防等
方面有广泛的应用。但随着科学技术的进展，其他永磁材料，如稀土永
磁、铁氧铁永磁发展非常迅速，加之铝镍钴永磁合金系列中，钴镍元素
近年来价格暴涨，使这种古老和具有优良性能的材料发展缓慢，使用范
围也逐渐缩小。
目前正在实施的国际GB4753-84铸造铝镍钴永磁(硬磁)合金技
术条件中，其中的13种铝镍钴永磁合金，LNG12、LNG16、LNG34、
LNG37、LNG40、LNG44、LNG52、LNGT28、LNGT32、
LNGT38、LNGT60、LNGT72、LNGT36J，其化学成分如附表1所
示，其磁特性和密度如附表2所示。
我国稀土资源在世界上的储藏量占世界储量的80％左右，价格低
廉，稀土元素在天然界都以混合稀土存在，提纯工艺较复杂，纯稀土价
格高，哈尔滨稀土材料总厂用真空冶炼拉棒(Φ8～Φ12)的生产工艺所
生产的铈族混合稀土棒材，其化学成本载于国家标准GB4153中如附表
3所示。
本发明的任务是针对上述现有技术需解决的问题，探索在标准成分
的铝镍钴永磁合金系列中加入多少量的铈族混合稀土最好，研究合金熔
炼和加稀土的工艺条件，热处理工艺和回火制度使上述铝镍钴永磁合金
系列加稀土后磁特性提高，成本降低，并提高了这种传统永磁合金对其
他磁性材料的竞争性。
本发明的内容是：
(1)在表1所列国标GB4753-8413中永磁合金中添加铈族混合稀
土，其加入重量百分数范围如下：
LNG12中加0.1～0.4％
LNG16中加0.2～O.4％
LNG34、LNG37、LNG40、LNG44、LNG52中加入0.4～
0.6％；
LNGT28、LNGT32、LNGT38、LNGT60、LNGT72中加入0.6
～0.9％；
LNGT36J中加入1～2％。
(2)合金熔炼和添加稀土元素工艺
按附表1所列上述13种铝镍钴永磁合金成分，先称取铁镍钴铜成分
等置于熔化炉中混合，升温至1600℃以上，再加入铝料充分搅拌，按(1)
的加入量范围加入铈族混合稀土，充分搅拌混合均匀，浇注入砂型中，
自然冷却、脱模。上述的铁镍钴铜成分等可用这些金属混合熔炼后的水
口料代替。
(3)热处理及回火制度
将(2)中浇注产品放入热处理炉中，先升温至800～900℃预热20～
30分钟，再升温至1200～1300℃保温15～35分钟，固熔后控制降温速
度为14～22℃/分，降温至600～650℃；然后进行回火，回火制度为：
在600～650℃保持2～6小时，降至580～600℃保持3～8小时，降至
540～560℃保持6～12小时，再自然降温。
本发明的优点是：
(1)用本发明的方法所制造的加稀土铝镍钴永磁系列合金磁性能提
高见附表2和4所示，其性能比不加稀土的铝镍钴永磁系列合金性能提
高一个等级，即在附表2中相邻两个编号永磁合金中磁性能低的一个按
上述配方加稀土后，磁性能提高到相当于性能高的一个编号的磁性能。
相对而言，其钴元素含量降低一个等级。稀土材料在我国储量丰富，货
源充足，价格便宜，用量又少，而金属钴大部分依赖进口，用量又多，
所以本方法所制造的永磁合金能大幅度降低成本，以LNG34永磁合金
加铈族混合稀土制造的永磁合金为例，可降低成本12％。
(2)LNG系列永磁合金加入铈族混合稀土后，磁性能指标中的矫顽
力(HCB)和磁能积增加显著，可增加磁路设计者的选择性，使磁路设
计更合理。
(3)采用此方法制造加稀土铝镍钴永磁合金材料，可全部利用现有
铝镍钴永磁体的生产设备和仪表，不需另行投资。
以下为本发明的实施例：
1.用加稀土的铝镍钴永磁材料制作医用电子医疗加速器磁控管磁
钢，原要求用LNG37(含钴24％)材料能满足性能要求。改用LNG34
(含钴19％)加铈族混合稀土0.6％，按附表1中LNG34配方，首先将
铁镍钴铜等混合，升温至1600℃以上，熔炼后加入金属铝，断电，充分
搅拌后，再加入铈族混合稀土，充分搅拌后出炉，浇注在预先准备好的
砂型中，自然冷却，拆模，去毛刺；放进热处理箱式电炉中预热升温至
900℃，保持30分钟，再转到1280℃电炉中加热30分钟(固熔后)，出
炉置于磁场中，以每分钟22℃降温速度降至620℃，然后进行回火处
理，在620℃保持3小时，降至580℃保持6小时，再降至540℃保持10
小时，然后随炉降温至200℃取出。
以此实施例1计量其经济效益，此产品原来需消耗LNG37材料25
公斤，其中含钴量为6.25公斤，用本发明的方法，可用LNG34材料25
公斤，加入铈族混合稀土0.6％，该配方只消耗4.75公斤钴，与LNG37
比较少消耗1.5公斤钴，每公斤钴600元，1.5公斤900元，而加入
0.6％的铈族混合稀土价值30元，所以用新工艺制造，每个产品可节约
870元，而新产品的磁性能也能达到LNG37的指标，(BH)maxkJ/m2为
37，BrmT为1200，HCBKA/m为48。
实施例2：
产品为园环形，对材料要求BrmT≥800，HCBKA/m≥110，
(BH)maxkJ/m2≥40，原采用日本进口材料，用本发明方法制作采用
LNG32配方添加铈族混合稀土0.8％。制造的材料磁性能为BrmT≥
780，HCBKA/m≥120，(BH)maxkJ/m2≥40，基本达到进口产品材质
性能要求，此材料熔炼工艺参见实施例1，热处理工艺为：产品放800℃
电炉中预热20分钟，转入1260℃电炉中加热20分钟(固熔后)在磁场
中冷却到630℃，带温放入回火炉，回火制度为630℃保温4小时，降至
590℃保温8小时，再降至550℃保温12小时，随炉降温至200℃以下取
出。
实施例3：
产品为棒状材料，对磁性能要求BrmT≥1200，HCBKA/m≥48，
(BH)maxkJ/m2≥37，最终表面磁场≥1000GS，原采用LNG37配方，
成本较高，现采用LNG34加铈族混合稀土0.6％，产品材料性能达到
BrmT≥1180，HCBKA/m≥52，BHmaxkJ/m2≥36，表面磁场≥
1000GS，完全满足用户要求，而且成本降低很多；材料熔炼工艺同实施
例1、2，热处理工艺为：将材料放进800℃电炉中预热30分钟后转入
1280℃保持20分钟(固熔后)，放入磁场中25分钟冷却后取出，自然冷
却，回火制度为在620℃保持3小时，降至580℃保持6小时，降至
540℃保持8小时，随炉降温至200℃以下取出。
表1 铝镍钴永磁合金系列的化学成分典型值
牌 号
化学成分％
|
Al
Ni
Co
Cu
Ti
Nb
Si
S
Fe
LNG12
LNG16
LNG34
LNG37
LNG40
LNG44
LNG52
LNGT28
LNGT32
LNGT38
LNGT60
LNGT72
LNGT36J
10.0
9.5
7.8
8.0
8.0
8.0
8.0
8.0
6.8
6.8
6.8
6.8
7.5
21.0
20.0
14.7
14.0
14.0
14.0
14.0
15.0
14.5
14.5
14.5
14.5
14.0
12.0
15.0
19.0
24.0
24.0
24.0
24.0
24.0
34.0
34.0
34.0
34.0
38.0
6.0
4.0
2.4
3.0
3.0
3.0
3.0
4.0
4.0
4.0
3.2
3.2
3.5
0.5
0.3
1.2
5.0
5.0
5.0
5.0
8.0
1.0
0.8
0.2
0.2
0.2
余
余
余
余
余
余
余
余
余
余
余
余
余
表2铝镍钴永磁合金系列的磁特性和密度
牌 号
最大磁能积
(BH)max
kJ/m2
(MGOe)
剩磁
BrmT
(G)
矫顽力
相对
回复磁导率
μrec
密度
D×103
kg/m3
(g/cm3)
备 注
|
HcB
kA/m
(Oe)
HeJ
kA/m
(Oe)
|
最小值
典型值
LNG12
12.0
(1.50)
700
(7000)
40
(500)
43
(540)
6.0～7.0
7.0
(7.0)
等轴晶
|
LNG16
16.0
(2.00)
780
(7800)
52
(650)
54
(680)
5.0～6.0
7.0
(7.0)
各向异性
|
LNG34
34.0
(4.30)
1200
(12000)
44
(550)
45
(560)
4.0～5.0
7.3
(7.3)
|
LNG37
37.0
(4.63)
1200
(12000)
48
(600)
49
(610)
3.0～4.5
7.3
(7.3)
|
LNG40
40.0
(5.00)
1250
(12500)
48
(600)
49
(610)
2.5～4.0
7.3
(7.3)
半柱晶
|
LNG44
44.0
(5.50)
1250
(12500)
52
(650)
53
(660)
2.5～4.0
7.3
(7.3)
|
LNG52
52.0
(6.50)
1300
(13000)
56
(700)
57
(710)
1.5～3.0
7.3
(7.3)
柱晶
|
LNGT28
28.0
(3.50)
1000
(10000)
58
(720)
59
(740)
3.5～5.5
7.3
(7.3)
等轴晶
|
LNGT32
32.0
(4.00)
800
(8000)
100
(1250)
102
(1280)
2.0～3.0
7.3
(7.3)
|
LNGT38
38.0
(4.75)
800
(8000)
110
(1380)
112
(1400)
1.5～2.5
7.3
(7.3)
|
LNGT60
60.0
(7.50)
900
(9000)
110
(1380)
112
(1400)
1.5～2.5
7.3(7.3)
柱晶
各向异性
|
LNGT72
72.0
(9.00)
1050
(10500)
112
(1400)
114
(1430)
1.5～2.5
7.3
(7.3)
|
LNGT36J
36.0
(4.50)
700
(7000)
140
(1750)
148
(1850)
1.5～2.5
7.3
(7.3)
等轴晶
|
表3铈族混合稀土的成分
稀土含量
TRE≥98
镧，La
≥25％
铈，Ce
≥45％
钕，Nd
≥16％
镨，Pr
3-7％
其中：
Fe＜1％
以上为哈尔滨稀土材料厂企业标准。
表4铝镍钴永磁合金系列中加铈族混合稀土后其磁性能提高数值
附表4
牌号
最小值
加铈族混合稀土
％
(BH)maxkJ/m2
BrmT
HCKA/m
LNG12
16
750
54
0.1～0.4
LNG16
18
800
54
0.2～0.4
LNG34
36
1180
52
0.4～0.6
LNG37
39
1180
52
0.4～0.6
LGN40
44
1200
56
0.4～0.6
LNG44
48
1200
56
0.4～0.6
LNG52
56
1250
56
0.4～0.6
LNGT28
34
1000
60
0.6～0.9
LNGT32
36
780
120
0.6～0.9
LNGT38
40
780
120
0.6～0.9
LNGT60
64
900
120
0.6～0.9
LNGT72
72
1000
120
0.6～0.9
LNGT36J
40
700
148
1～2
说明：在化学成份一定时，磁性能显著增加。