500℃，一個(gè)普通人想象不到的高溫溫度。而中國(guó)計(jì)量院工程所副所長(zhǎng)林安利研究員帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)卻將我國(guó)永磁材料高溫磁性參數(shù)測(cè)量的觸角，成功地延伸到了這一國(guó)際同類(lèi)測(cè)量的極限。他們研制的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝置正在為我國(guó)永磁材料高溫磁性參數(shù)測(cè)量提供必不可少的技術(shù)支撐。

    應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)

      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(yīng)用其實(shí)已滲透到我們生活的方方面面：汽車(chē)、空調(diào)、相機(jī)、手機(jī)、電腦磁盤(pán)、打印機(jī)驅(qū)動(dòng)頭、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備……永磁材料的應(yīng)用可謂無(wú)處不在。

      永磁材料，又稱(chēng)硬磁材料，是一種經(jīng)過(guò)磁化以后能夠長(zhǎng)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)異的一種永磁材料。稀土永磁材料的磁性能比同樣大小的普通磁鋼要高出10多倍，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(dāng)?shù)蔫F物。用稀土永磁材料制造的電子器件效能高，體積小、重量輕?，F(xiàn)在，稀土永磁材料已經(jīng)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(guó)防領(lǐng)域有著廣泛深入的應(yīng)用。

      但是，永磁材料的磁性能會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生較大改變，并且不同永磁材料的溫度系數(shù)差別也很大，在達(dá)到某一特定溫度時(shí)，磁性甚至還會(huì)消失。這些特性都需要標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量和評(píng)價(jià)。

      在實(shí)際應(yīng)用中，永磁材料往往工作于高溫環(huán)境中，如永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所用的永磁體，其內(nèi)部溫度就達(dá)到150℃，其在高溫下的磁性能還能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求嗎？核反應(yīng)堆、航天器高速電機(jī)等所用的釤鈷磁體的溫度超過(guò)了300℃，甚至達(dá)到500℃，需用的磁體在不同溫度下各項(xiàng)磁性能的準(zhǔn)確數(shù)值又是多少呢？

      2005年之前，我國(guó)建立的硬磁材料磁特性檢定裝置，只能基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)量常溫下的磁特性，卻無(wú)法檢測(cè)高溫下的磁特性。高溫下的磁特性測(cè)量只能依賴(lài)進(jìn)口的商業(yè)永磁測(cè)量?jī)x，但其閉磁路高溫測(cè)量能力也只在220℃以?xún)?nèi)。而國(guó)防和航空航天等領(lǐng)域迫切需求的溫度測(cè)量范圍為300℃~500℃，這已超出了主要發(fā)達(dá)國(guó)家計(jì)量院的永磁高溫測(cè)量能力，商業(yè)永磁測(cè)量?jī)x更是無(wú)法達(dá)到要求。

      自主研制建立一套高溫測(cè)量能力達(dá)到500℃的閉磁路硬磁材料高溫磁特性標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量裝置尤為迫切。為此，林安利研究員組建研究團(tuán)隊(duì)，從2005年開(kāi)始開(kāi)展這方面的研究工作。

    自主創(chuàng)新

      經(jīng)過(guò)艱難的技術(shù)攻關(guān)，研究團(tuán)隊(duì)解決了閉磁路高溫條件下磁場(chǎng)穩(wěn)定性、線圈常數(shù)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(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)裝置。

      林安利介紹，這個(gè)裝置由磁化機(jī)構(gòu)、磁場(chǎng)和磁感測(cè)量系統(tǒng)、溫度控制單元、控制和數(shù)據(jù)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。這套裝置能夠準(zhǔn)確測(cè)量室溫500℃范圍內(nèi)稀土永磁材料不同溫度下的各項(xiàng)磁性參數(shù)，并能溯源到國(guó)際基本單位。

      林安利說(shuō)，根據(jù)已知的文獻(xiàn)和報(bào)道，這一溫度測(cè)量范圍優(yōu)于主要國(guó)家計(jì)量院和商業(yè)永磁測(cè)量?jī)x的永磁高溫測(cè)量能力?！拔覀兊难芯砍晒鉀Q了目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝置??硬磁材料磁特性檢定裝置不能計(jì)量高溫下永磁體磁特性的問(wèn)題?！?/P>

    深度應(yīng)用

      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(yīng)用，為我國(guó)永磁器件的性能和可靠性的檢驗(yàn)提供技術(shù)支持。中國(guó)計(jì)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(cè)裝置，并廣泛開(kāi)展高溫磁性檢測(cè)工作。2010年至今已完成日常測(cè)試任務(wù)約600件次，服務(wù)領(lǐng)域涉及到電子信息、能源、醫(yī)療、交通航空航天、國(guó)防科研等。

      據(jù)了解，其中的室溫220℃永磁高溫測(cè)量?jī)x器與進(jìn)口商用儀器性能相當(dāng)，而價(jià)格卻只有進(jìn)口設(shè)備的1/10左右。林安利告訴記者：“目前，我國(guó)稀土永磁行業(yè)主要企業(yè)均已采用這一技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品高溫性能的質(zhì)量控制?！?/P>

      我國(guó)有超過(guò)200家稀土永磁生產(chǎn)企業(yè)，稀土永磁產(chǎn)量占世界80%以上。這一裝置的使用，不僅為我國(guó)企業(yè)節(jié)省了大量進(jìn)口儀器購(gòu)置費(fèi)用，還促進(jìn)了我國(guó)稀土永磁制造行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提高。

      在國(guó)防和航空航天領(lǐng)域，中國(guó)計(jì)量院研制的高溫永磁測(cè)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(cè)、設(shè)計(jì)和研發(fā)。如室溫500℃硬磁測(cè)量?jī)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(guó)航空項(xiàng)目所用硬磁材料的研究提供了幫助。該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(cè)量的難題，也為我國(guó)核工業(yè)、國(guó)防、航天等領(lǐng)域更高要求的永磁體研制提供準(zhǔn)確的溫度特性測(cè)量服務(wù)。

      此外，依據(jù)研究成果形成的永磁材料溫度測(cè)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范，也正在為我國(guó)稀土永磁材料及其應(yīng)用工業(yè)磁性測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)水平的提高做出貢獻(xiàn)。