伯明翰大学研究揭示高温下烧结钐钴磁体电阻率变化

文摘   2024-09-19 09:01   北京  

9月11日,“High Temperature Electrical Resistivity measurements of Sintered Samarium Cobalt Magnets”在线发表于《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》期刊。该研究由伯明翰大学冶金与材料学院和Rolls-Royce联合完成。论文的通讯作者为O.P. Brooks。研究团队通过实验发现,不同商业级别的钐钴2:17型和1:5型磁体在高达200°C的温度下,其电阻率表现出显著的各向异性,且在磁化和非磁化状态下,电阻率随温度的升高而线性增加。
在永磁电机模型中,理解磁性材料的电阻率及其涡流流动对于精确建模至关重要。这些电机通常在广泛的温度范围内运行,因此,了解电阻率的温度依赖性是必要的。尽管已有研究指出电阻率随温度变化且具有各向异性,但关于磁化和非磁化状态下材料电阻率差异的研究却相对有限。本研究旨在填补这一空白,通过实验探究不同商业级别的钐钴磁体在高达200°C的温度下,磁化和非磁化状态下的电阻率变化,以期为电机设计提供更准确的材料特性数据。
研究团队选取了三种商业级别的磁体,包括一种1:5型(磁体A)和两种2:17型(磁体B和C),这些样品在非磁化状态下提供。通过电火花加工将样品加工成10mm长的立方体杆,横截面积为6.25mm²。
实验结果显示,1:5型磁体在室温下垂直于c轴的电阻率较高,而2:17型磁体则相反。随着温度的升高,所有磁体的电阻率均线性增加。对于1:5型磁体,电阻率的温度系数较高,但在200°C时并未超过2:17型磁体的电阻率值。对于2:17型磁体,两种磁体(B和C)或两种方向之间的温度系数b值没有显著差异。然而,对于1:5型磁体,该值随方向变化显著,垂直于c轴的方向随温度的电阻率增加更大。此外,磁化状态下的样品在200°C时电阻率显著低于非磁化状态,这可能表明磁化作用能够减少热振动引起的电荷碰撞。

本研究详细探讨了商业烧结SmCo5和Sm2Co17磁体在室温至200°C温度范围内的电阻率温度依赖性。研究发现,电阻率与温度之间存在线性关系,并且每种磁体都表现出各向异性电阻率行为。1:5型磁体的电阻率在c轴平行方向较低,而2:17型磁体则相反。此外,磁化状态下的样品在高温下表现出较低的电阻率,这可能与磁化对热振动的抑制作用有关。这些发现为高性能永磁电机的设计和优化提供了重要的材料特性数据。
引用格式:O.P. Brooks et al., High temperature electrical resistivity measurements of sintered samarium Cobalt magnets, Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2024), doi: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2024.172526.

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