GB/T 43750-2024 各向同性稀土粘结永磁粉磁特性测量方法

　　ICS 77. 120.99 CCS H 65

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43750—2024

　　各向同性稀土粘结永磁粉磁特性测量方法

　　Testmethod ofmagneticpropertiesofisotropicrare-earth

　　permanentmagneticpowder

　　2024-03-15发布 2024-10-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43750—2024

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国稀土标准化技术委员会(SAC/TC229)提出并归 口 。

　　本文件起草单位 :有研稀土新材料股份有限公司 、中国计量科学研究院 、北京中科三环高技术股份有限公司 、包头市科锐微磁新材料有限责任公司 、江西中石新材料有限公司 、国合通用测试评价认证股份公司 、宁波市计量测试研究院 、赣州市综合检验检测院 、杭州千石科技有限公司 、钢铁研究总院有限公司 、包头稀土研究院 、包头市英思特稀磁新材料股份有限公司 、有研稀土(荣成)有限公司 、浙江英洛华磁业有限公司 、杭州象限科技有限公司 。

　　本文件主要起草人 : 闫文龙 、侯瑞芬 、彭海军 、罗阳 、王子龙 、权宁涛 、杨远飞 、于敦波 、陈治安 、贺建 、陈海波 、蔺继荣 、卢硕 、施江 焕 、曾 纪 平 、沈 森 棋 、赵 宁 宁 、张 洪 滨 、武 凯 文 、崔 帅 、马 跃 华 、林 笑 、朱 明 刚 、刘涛 、付建龙 、段继平 、马春茹 、何剑锋 、樊彩香 、王鑫 、翟亚楠 、赵毅 、朱胜杰 、冀晓峰 。

　　Ⅰ

　　GB/T 43750—2024

　　各向同性稀土粘结永磁粉磁特性测量方法

　　1 范围

　　本文件描述了各向同性稀土永磁粉剩磁 、磁感应矫顽力 、内禀矫顽力 、最大磁能积主要磁特性闭路测量方法 。

　　本文件适用于各向同性钕铁硼永磁粉 、钐铁氮永磁粉主要磁特性的测量 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 2900. 4 电工术语 电工合金

　　GB/T 2900. 60 电工术语 电磁学

　　GB/T 3217 永磁(硬磁)材料 磁性试验方法

　　GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

　　GB/T 9637 电工术语 磁性材料与元件

　　GB/T 27418—2017 测量不确定度评定和表示

　　JJF 1829 永磁材料磁性测量仪校准规范

　　3 术语和定义

　　GB/T 2900. 4、GB/T 2900. 60、GB/T 3217 和 GB/T 9637界 定 的 以 及 下 列 术 语 和 定 义 适 用 于 本文件 。

　　3. 1

　　有效截面积 effectivecrosssectionalarea

　　Aeff

　　粉体压制成圆柱形被测试样后 ,通过计算得到等效的无孔隙致密试样的圆形截面的面积 。 3.2

　　有效直径 effectivediameter

　　deff

　　粉体压制成圆柱形被测试样后 ,通过计算得到等效的无孔隙致密试样的圆形截面的直径 。 3.3

　　粉体理论密度 theoreticaldensity ofpowder

　　ρt

　　无孔隙状态下粉体材料的密度 。

　　4 方法提要

　　磁场强度用 H 线圈配合相应的 H 感应电压积分器测量 ,磁极化强度用 J 线圈配合相应 J感应电

　　1

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　　压积分器测量 。在变化的磁场中 ,H 线圈感应磁场的变化量 ,J 线圈感应磁极化强度的变化量 ,并通过公式(1)计算得到 ΔJ ,在测量磁粉试样时 ,公式(1)中的截面积 A 等于磁粉试样的有效截面积 Aeff 。测量过程中 , 同时获得磁场强度和磁极化强度的变化值 ,并通过测量装置绘制出退磁曲线 , 即磁极化强度-磁场强度曲线 。通过公式(2)计算得到磁感应强度的值 , 同时绘制磁感应强度-磁场强度曲线 。 被测试样的主要磁特性通过曲线上相应点对应的值来确定 。测量原理见图 1。

　　ΔJ= J2 -JUdt ……………………( 1 )

　　式中 :

　　ΔJ — 磁极化强度的变化量 ,单位为特斯拉(T) ;

　　J2 —t2 瞬间的磁极化强度 ,单位为特斯拉(T) ;

　　J1 —t1 瞬间的磁极化强度 ,单位为特斯拉(T) ;

　　N — 测量用 J 线圈的匝数 ;

　　A — 试样的横截面积 ,单位为平方米(m2 ) ;

　　Udt —t1 ~t2 时间段内感应电压的积分 ,单位为韦伯(Wb) 。

　　B = J +μ0 H ……………………( 2 )

　　式中 :

　　B — 磁感应强度 ,单位为特斯拉(T) ;

　　J — 磁极化强度 ,单位为特斯拉(T) ;

　　μ0 — 磁性常数 4π×10- 7 ,单位为亨利每米(H/m) ;

　　H — 磁场强度 ,单位为安培每米(A/m) 。

　　标引符号说明 :

　　A — 电磁铁极头 ;

　　B — 试样 ;

　　C — H 线圈 ;

　　D —J 线圈 ;

　　E — H (磁场强度)测量装置 ,通常为感应电压积分器 ;

　　F —J (磁极化强度)测量装置 ,通常为感应电压积分器 ;

　　G —X-Y 记录仪 ;

　　H — 磁化电源 ;

　　I — 转换开关 。

　　图 1 测量装置图

　　2

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　　5 测量装置及参数

　　5. 1 测量装置应符合 GB/T 3217中退磁曲线测量的要求 ,装置参数如下 :

　　— 磁感应强度量程范围 :0 T~ 1. 5 T;

　　— 磁场强度量程范围 :0 kA/m~ 2 000 kA/m ;

　　— 测量精度 :磁感应强度小于或等于 ±0. 5% ,磁场强度小于或等于 ±0. 5% ;

　　— 当两极面间隙为 10 mm 时 , 电磁铁励磁磁场强度范围 :0 kA/m~ 2 000 kA/m。

　　5.2 磁性测量装置按照 JJF 1829进行校准 。

　　5.3 试样尺寸 、质量等测量用具应定期校准 。

　　6 试样及制备方法

　　6. 1 试样

　　6. 1. 1 用中值粒径(D50)表示的用于压制试样的永磁粉粒度范围应为 40 μm~ 160 μm。

　　注 : D50为中值粒径 , 累计粒度分布质量分数达到 50%时所对应的粒径 。

　　6. 1.2 试样为 ϕ10 mm×10 mm 的圆柱形 ,是无磁试样 套 与 在 试 样 套 中 压 制 而 成 的 磁 粉 构 成 的 组 合体 ,如图 2所示 。

　　标引符号说明 :

　　A — 永磁粉 ;

　　B — 薄胶带纸(聚丙烯胶带厚度小于或等于 0. 05 mm) ;

　　C — 无磁试样套 。

　　图 2 试样图

　　6. 1.3 粉体应压制致密 ,使其在测试过程中固定 ,试样密度应为(5. 4±0. 4)g/cm3 。

　　6. 1.4 试样上下面应互相平行 , 同时与试样轴线垂直 ,不应出现掉边 、缺口等缺陷 ,试样端表面呈现的凹陷或凸出应小于 0. 2 mm ,表层磁粉无分层 、脱落 。

　　6. 1.5 圆柱形试样有效截面积 Aeff以平方米(m2 )计 ,按公式(3)计算 :

　　Aeff ……………………( 3 )

　　式中 :

　　Aeff— 有效截面积 ,单位为平方米(m2 ) ;

　　3

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　　mp — 粉体质量 ,单位为千克(kg) ;

　　ρt — 粉体理论密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　h — 圆柱形试样的高度 ,单位为米(m) 。

　　有效直径 deff以米(m)计 ,按公式(4)计算 :

　　deff ……………………( 4 )

　　式中 :

　　deff— 有效直径 ,单位为米(m) ;

　　mp — 粉体质量 ,单位为千克(kg) ;

　　ρt — 粉体理论密度 ,单位为千克每立方米(kg/m3 ) ;

　　h — 圆柱形试样的高度 ,单位为米(m) 。

　　注 : 钕铁硼材料的理论密度为 7. 6× 103 kg/m3 ,钐铁氮材料的理论密度为 7. 67× 103 kg/m3 。

　　6.2 试样制备

　　6.2. 1 制样装置

　　制样装置由试样模具(见图 3)和粉体压制装置(见图 4)组成 。

　　标引符号说明 :

　　A — 上模冲 ;

　　B — 阴模 ;

　　C — 上模冲外套 ;

　　D — 试样套 ;

　　E — 永磁粉 ;

　　F — 薄胶带纸 。

　　图 3 试样模具

　　4

　　5

　　

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　　标引符号说明 :

　　A — 液压油缸 ;

　　B — 活塞 ;

　　C — 上模冲 ;

　　D — 试样模具 。

　　图 4 粉体压制装置

　　6.2.2 制备方法

　　6.2.2. 1 清理试样模具 ,清理后的试样模具应无粉末及其他污物残留 。

　　6.2.2.2 试样套一端用圆形薄胶带纸封上 ,应确保圆形胶带纸边缘位于试样套内外径之间 ,称取其质量 ,记为 m0 。

　　6.2.2.3 组装试样模具 ,将试样套和上模冲外套放入模具 ,如图 3所示 。

　　6.2.2.4 按照试样套体积和密度为(5. 4±0. 4)g/cm3 计算出来的磁粉质量用天平进行称取 。将磁粉装入试样套和上模冲外套组合的容积内 ,调整粉体使其平整 ,将试样模具放置到粉体压制装置上 ,调整使其位置居中 。

　　6. 2.2.5 在适当的压强 p(225MPa ~ 375MPa)下定程压制 ,保压 3 min ~ 5 min,确保永磁粉压入试样套 ,试样端面和试样套端面齐平 。

　　6.2.2.6 压制完成后 ,卸载压力 ,取出试样模具和试样套 ,检查粉体在试样套内的结合状况 。如果发现试样不符合 6. 1. 4 的要求 ,则返回步骤 6. 2. 2. 1 重新制样 。

　　6.2.2.7 若所制试样合格 ,清理试样套外壁和两端外缘多余的粉体 ,称取其总质量 ,记为 mt,则试样套

　　622(内实)8(际)装用薄胶带纸对称(入的粉体质量为)住(p)套的(-m)0另。一端 。

　　7 主要磁特性测量

　　7. 1 主要磁特性测量应在(23±3) ℃的温度条件下进行 ,测量前应将测量试样在满足条件的环境中放置超过 1 h。

　　7.2 将试样在磁场强度不低于该材料内禀矫顽力(HcJ )3倍的脉冲磁场中进行预磁化至饱和 。

　　7.3 测试试样在电磁铁极头之间应处于被夹紧状态 , 以消除预充磁时产生的膨胀效应 ,并减小气隙 。

　　7.4 试样放置于电磁铁极头两极面的磁场均匀区域内 ,预磁化方向与磁场方向一致 。

　　7.5 探测线圈应处于试样的中间部位 。

　　7.6 将试样的有效截面积(或有效直径) 、质量等参数输入到测试装置中 , 由 B-H 测量仪绘制出试样有

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　　效截面积下的J(H)退磁曲线和 B(H)退磁曲线 。 主要磁特性数值小数点后保留三位有效数字 ,有效数字的保留按照 GB/T 8170的规则进行 。

　　8 主要磁特性的确定

　　8. 1 剩磁 Br 或 Jr

　　剩磁 Br 或 Jr 取 J(H)退磁曲线或 B(H)退磁曲线与 B 轴或J轴交点的磁感应强度值(见图 5) 。

　　图 5 J(H)和 B(H)退磁曲线

　　8.2 磁感应矫顽力 HcB和内禀矫顽力 HcJ

　　磁感应矫顽力 H cB为 B(H)退磁曲线与 B=0 直线交点的磁场强度值 , 内禀矫顽力 HcJ 为 J(H)退

　　磁曲线与 J=0 直线交点的磁场强度值 ,见图 5。

　　8.3 最大磁能积(BH) max

　　最大磁能积(BH) max为退磁曲线上相应的 B 和 H 乘积的最大值 ,或者用退磁曲线与等磁能曲线相切的方法确定(见图 6) 。

　　图 6 最大磁能积(BH) max示意图

　　6

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　　9 不确定度

　　测量结果的不确定度主要有以下来源 。

　　a) 测量重复性的不确定度 ,涵盖了不同测试人员 、试样放置位置 、测试时试样与极面贴合程度等随机性差异 。

　　b) 仪器设备的不确定度 ,主要由磁场强度测量 、磁极化强度测量 、温度测量以及试样尺寸测量时引入的不确定度分量组成 。如果对结果进行了 自退磁修正 ,也需考虑由此带来的不确定度的贡献 。根据 GB/T 27418—2017的规定进行不确定度评定 ,表 1 为主要磁特性参量剩磁(Br) 、磁感应矫顽力(H cB) 、内禀矫顽力(HcJ ) 、最大磁能积(BH) max 的相对扩展不确定度 。

　　表 1 主要磁特性参量的相对扩展不确定度

　　剩磁相对扩展不确定度

　　Urel(Br)

　　磁感应矫顽力相对扩展不确定度 Urel(HcB)

　　内禀矫顽力相对扩展不确定度 Urel(HcJ )

　　最大磁能积相对扩展不确定度 Urel[(BH) max]

　　<1. 00%

　　<1. 50%

　　<1. 50%

　　<2. 00%

　　注 : 测试时环境温度为 25 ℃ ,取包含概率 p= 95% ,包含因子 k= 2。

　　10 试验报告

　　试验报告按需要可包括以下内容 :

　　— 永磁粉材料的种类 、牌号 ;

　　— 粉体理论密度 ;

　　— 试样有效截面积或有效直径 、试样密度 ;

　　— 装置的型号和名称 ;

　　— 剩磁 Br ;

　　— 磁感应矫顽力 H cB和内禀矫顽力 HcJ ;

　　— 最大磁能积(BH) max值 ;

　　— 退磁曲线 ;

　　— 测量时的环境温度 ;

　　— 本文件编号 。

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