新的磁性合金将引起电动机的彻底革命

密执安州沃伦的通用电动机研究所的物理学家、化学家和冶金学家们，发现了一种能引起工业革命的新合金。这种称为磁淬体（Magnequench）的铁、硼、钕合金比其他任何一种金属都更能保持磁性。它可以制成现代最轻巧、最强大的永磁体。

磁淬体出现的重大意义在于它能适用于任何机器的电动机，而安装在传动枢轴上并在电场中旋转的磁体是绝大多数电动机的中心部件，如果这种部件采用磁淬体，由于磁体愈小，愈轻，愈便宜，愈将给所有电传动产品带来同样有利的性质。

磁淬体研究人员和该常务理事威廉 · 米勒说：“我们已经从主要的仪器和电动机制造厂作了调查。我们认为可以把电动机的重量降低一半。”通用电动机研究所拟把磁淬体应用于一种“1986型”的起动机上。

磁淬体颇不平常的磁性保持能力——用正确的术语说，即具有很高的磁硬度或矫顽性——来源于其晶体的显微结构，但科学家们事先并不知道结构是怎么样的。米勒说：在冶金学中，人们总是用试凑法进行工作。我们早就知道铁可以被磁化，而钕具有较高的矫顽性。当我们把铁和钕混合起来时，并不是所有混合物都是很好的。但当我们加入硼时，则其晶格正恰到好处。

晶格排齐

通用电动机研究所把这种新的合金送交密苏里反应堆科技大学的威廉 · 耶伦。耶伦进行了中子衍射研究，观察中子被晶体散射的途径，说明在新合金中原子是如何配置的——14个铁原子对2个钕原子和1个硼原子。

磁性总是由荷电粒子的运动所产生。就宏观来说，电子沿导线移动，就产生电磁。就原子水平来说、绕原子核运行的电子就会使原子本身成为4微弱的磁体（但仅有某些元素的原子是如此；一般非磁性的原子具有自旋方向相反的偶数电子，它们的磁性彼此互相抵消）。

如果外界磁场能使某种原子排列成使它们的磁场指向同一方向，则由这种原子组成的物质即可以永磁化。它们的磁场组合起来，整个物质就成为磁体。

铁就是这样的单质，但就制成真正的永磁体来说，它还不是太好。这是因为铁原子的排列是立方点阵，每一个原子朝向立方体的互相垂直的某一条边。虽然可以使这些原子朝向同一方向，但是对金属稍一冲击——加热或物理冲击——往往即可使铁去磁。每个铁原子只需转动90度即可达到另一容许的方向。

使铁原子保持整齐的排列

耶伦说：“与铁相反，在磁淬体晶体中，由于钕原子和铁原子相互的配置，它们只有两个可能的方向：朝上或朝下。使原子转动180°比转动90°要困难得多。由于钕原子和铁原子的磁场相互影响并相互加强，铁原子就再也不能转动了。如果其中有一种原子要旋转，其他的原子会迫使它恢复整齐地排列。”

在一大块磁淬体中的各个晶体直径仅1×10^-7英寸，彼此杂乱取向。其磁场通常会互相抵消。按照通用电动机研究所固体物理组组长姜 · 荷勃斯特的意见，可有两条途径解决该问题。可以使合金在1400°C左右熔融，然后使其沉积在一转盘上，让它在零点几秒的时间内冷却。这一过程可以生成金属的细带，然后把它机械压实，这样就可使其晶体排列整齐。另外一个办法是在室温下把合金研成粉末，用大型磁场使其晶体排列彆齐，然后加热使其熔合。

钕很丰富

米勒说：“磁淬体的最大好处恐怕就在于它可由价廉、丰富的原料制得。钕属于稀土金属，但实际上根本不‘稀缺’。”

米勒说：“除了电动机外，这种新的磁体还有其他的用途。它可以用于高保真度的扬声器和医药中的核磁共振器。这大概是我已经涉及的、最有意义并且肯定是最激动人心的项目。”

[Science Digest，1985年9月]