GBT 43870.1-2024 磁性材料居里温度的测量方法 第1部分：永磁材料标准立项发展报告

磁性材料居里温度的测量方法第1部分：永磁材料标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MeasurementMethodsforCurieTemperatureofMagneticMaterials–Part1:PermanentMagnetMaterials摘要磁性材料作为现代工业与信息技术产业的基础功能材料，其居里温度是决定材料使用温度上限、温度稳定性及器件设计安全性的关键intrinsic参数。随着新能源汽车、风力发电、工业电机、轨道交通及高端消费电子等领域的快速发展，对永磁材料在高温工况下的磁性能可靠性提出了更为严苛的要求，亟需统一、规范且具有可操作性的居里温度测量方法标准。本报告基于GB/T43870.1-2024《磁性材料居里温度的测量方法第1部分：永磁材料》的发布背景，系统梳理了该标准立项的产业需求、技术基础、编制原则及主要内容。该标准由全国磁性元件与铁氧体材料标准化技术委员会组织制定，于2024年4月25日发布，2024年11月1日正式实施。标准的发布填补了我国在永磁材料居里温度测量方法领域专项标准的部分空白，统一了测量原理、设备要求、试样制备、测试步骤及数据处理方法，对提升我国磁性材料产品质量评价的一致性和国际可比性具有重要意义。本报告还介绍了主要起草单位的专业技术实力，并对标准的实施前景与技术发展趋势进行了展望。关键词：磁性材料；永磁材料；居里温度；测量方法；国家标准；GB/T43870.1-2024；标准化Keywords:Magneticmaterials;Permanentmagnetmaterials;Curietemperature;Measurementmethod;Nationalstandard;GB/T43870.1-2024;Standardization一、引言磁性材料是国民经济和国防建设中不可或缺的关键功能材料，广泛应用于电机、变压器、传感器、磁记录、微波器件及生物医学等领域。其中，永磁材料（包括铁氧体永磁、钕铁硼永磁、钐钴永磁及铝镍钴永磁等）因其能够在撤去外磁场后仍保持较强磁性，成为新能源汽车驱动电机、风力发电机组、工业伺服电机及节能家电等核心装备的关键组成部分。居里温度（CurieTemperature,\(T_C\)）是磁性材料最基本的本征物理参数之一，指材料从铁磁性（或亚铁磁性）状态转变为顺磁性状态的临界温度。当温度超过居里温度时，材料将失去自发磁化能力，其磁性能急剧劣化。对于永磁材料而言，居里温度直接决定了器件的最高工作温度和温度稳定性。例如，钕铁硼永磁材料的居里温度约为310~350°C，而钐钴永磁材料可达700~800°C。在高温应用场景下（如电动汽车驱动电机绕组附近的永磁体），准确评估材料的居里温度不仅关系到电机的出力效率和可靠性，还直接影响到产品设计的裕度选择和安全性评估。然而，长期以来，永磁材料居里温度的测量在我国缺乏统一的专项国家标准。国内各科研机构和企业多参考国际标准IEC60404-7或自行制定内部测试规范，导致测量结果在设备配置、温区界定、数据处理方法等方面存在较大差异，数据可比性不足。此外，随着新材料体系（如高矫顽力稀土永磁、Sm-Fe-N系永磁等）的不断涌现，对居里温度测量的精度、效率和适用性提出了新的挑战。因此，制定一项专门针对永磁材料居里温度测量的国家标准，具有迫切的现实需求和深远的产业意义。在此背景下，国家标准化管理委员会下达了《磁性材料居里温度的测量方法第1部分：永磁材料》标准的制定计划。经过标准编制组的深入调研、试验验证和广泛征求意见，该标准最终于2024年4月25日由国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）批准发布，并于2024年11月1日起正式实施。标准号为GB/T43870.1-2024，属于推荐性国家标准。二、标准立项背景与必要性2.1产业快速发展对标准化的需求我国是全球最大的磁性材料生产基地和消费市场。据统计，2023年我国永磁材料产量约占全球总产量的70%以上，其中烧结钕铁硼永磁材料年产量已超过20万吨。随着“双碳”战略的深入实施，新能源汽车产业爆发式增长，单车永磁电机用量约为2~3千克，永磁材料的需求量持续攀升。与此同时，风力发电、工业节能电机、变频空调、电梯曳引机、磁悬浮轨道交通等领域的应用也在不断拓展。在上述应用场景中，电机的工作温度往往较高，对永磁体的高温磁性能提出了严格的要求。居里温度作为评价永磁材料温度特性的首要指标，被广泛应用于材料配方设计、工艺过程控制、产品出厂检验及应用选型之中。行业内的普遍共识是：没有统一的居里温度测量方法标准，就难以实现不同厂家、不同批次产品之间性能数据的横向对比，也难以为下游用户提供准确的选型依据。2.2国际标准与国内需求的协调在国际层面，国际电工委员会（IEC）已发布IEC60404-7《磁性材料第7部分：电工钢片和带材的磁性能测量方法》等系列标准，其中涉及居里温度测量的相关内容主要针对软磁材料或电工钢。针对永磁材料居里温度的专项测量方法，国际上尚无完全对应的统一标准。IEC60404-7中推荐的测量方法主要基于热磁曲线分析，然而其在设备精度、升温速率控制、温度校准、数据处理等方面的详细规定并不能完全适用于所有类型的永磁材料，尤其是高矫顽力稀土永磁材料在高温下氧化敏感性等问题需要针对性地规范和限定。因此，制定既吸收国际先进经验又结合我国产业实际的国家标准，有助于提升我国在该领域标准制定的话语权，促进国际贸易互认，减少因测量方法差异导致的技术贸易壁垒。2.3技术发展的推动近年来，居里温度测量技术不断进步。振动样品磁强计（VSM）、磁天平法、差示扫描量热法（DSC）、热重-差热联用分析（TG-DTA）及交流磁化率法等测量手段在磁性材料研究中得到广泛应用。同时，测量设备的自动化程度和温度控制精度显著提高，为建立高精度的标准测量方法提供了技术保障。新方法（如基于原位X射线衍射的磁性转变温度测量）也不断涌现，为标准的编制提供了丰富的技术参考。三、标准编制原则与依据GB/T43870.1-2024在编制过程中遵循以下原则：（1）科学性原则。以磁学基本原理为理论依据，确保测量方法的物理意义明确、数学推导严谨、重复性和再现性良好。（2）适用性原则。充分考虑不同类型永磁材料（烧结钕铁硼、粘结钕铁硼、钐钴永磁、铁氧体永磁、铝镍钴永磁等）的磁特性差异和试样形态差异（块体、圆柱、粉末等），提供具有广泛适用性的测量方案。（3）协调性原则。在技术内容上尽量与国际通行做法保持协调一致，同时结合我国产业实际和现有测量设备条件，避免过度超前的技术要求。（4）规范性原则。遵循GB/T1.1-2020《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，确保标准文本结构的规范性和表述的准确性。主要编制依据包括：IEC60404-7（参考其中热磁曲线测量的基本原理）、GB/T3217《永磁（硬磁）材料磁性试验方法》、GB/T24270《永磁材料磁性能温度系数测量方法》以及国内主要永磁材料生产企业和科研院所的测试实践。四、标准主要内容GB/T43870.1-2024规定了永磁材料居里温度的测量方法，主要包括以下技术内容：4.1测量原理标准基于热磁曲线法原理：在恒定微弱磁场（或零磁场冷却/升温）条件下，测量永磁材料试样的磁化强度（或磁感应强度）随温度变化的曲线。随着温度的升高，材料的热扰动逐渐增强，磁化强度逐渐降低。当温度升至居里温度附近时，磁化强度急剧下降至接近零。通过确定热磁曲线上磁化强度急剧下降的拐点位置（或外推点），即可确定材料的居里温度。标准规定在试样上施加一个足够小的外加磁场，以避免外磁场显著改变材料的磁性转变行为。同时要求升温速率足够慢，确保试样内部温度均匀，与测温元件读数一致。4.2测量设备与装置标准对测量装置提出明确要求：-加热炉或温控腔体应具备较宽的温度范围（通常为室温~1000°C以上，视材料类型而定），温度控制精度应优于±2°C；-测温元件（热电偶或铂电阻）应定期校准，测量不确定度不大于±1°C；-磁化强度测量装置可采用振动样品磁强计（VSM）、提取样品磁强计或磁天平法，灵敏度应满足在接近居里温度时仍能有效分辨微小磁信号变化；-数据采集系统应具备足够的采样频率，确保热磁曲线分辨率满足拐点判别的需要。4.3试样制备标准对不同形态的永磁材料试样提出制备要求：块状样品应加工为规则的立方体或圆柱体，表面应光滑、无裂纹、无氧化层；粉末样品需压制成型或装填入特定容器中；所有试样在测量前需进行退磁处理（如需）和表面清洁处理。对于易氧化的稀土永磁材料，标准建议在惰性气体保护氛围下进行测量，以避免高温氧化对测试结果的干扰。4.4测量步骤标准规定的测量步骤包括：1.试样安装与测温元件接触确认；2.设定初始温度和升温速率（建议不超过5°C/min，接近居里温度附近时可适当降低升温速率）；3.施加设定的外加磁场（建议磁场强度范围在40~400kA/m范围内选取，并在标准中给出不同材料类型的推荐值）；4.连续记录磁化强度随温度变化的数据；5.在温度达到明显高于预期居里温度（约超过30°C）后结束升温，或观察到磁化强度完全降为零后结束测量；6.重复测量至少两次，验证结果的一致性。4.5数据处理与结果表达标准规定从热磁曲线确定居里温度的方法至少包括两种：方法一（切线法）：在热磁曲线磁化强度急剧下降段的拐点处作切线，并将该切线与高温端磁化强度趋近于零的基线的延长线相交，交点对应的温度即为居里温度。方法二（极值法/导数法）：对热磁曲线求一阶导数（dM/dT），导数绝对值最大处（即磁化强度下降速率最大）对应的温度作为居里温度。标准建议以两种方法的结果取平均值（或在差异较大时分析原因后选用合理值）作为最终报告的居里温度值，并在报告中注明所用方法及测量的扩展不确定度。4.6测量不确定度评定标准要求测量结果应给出不确定度评定，包括A类不确定度（重复测量引入的随机误差）和B类不确定度（设备校准、温度测量误差、磁场波动等系统误差来源）。典型测量条件下，居里温度的扩展不确定度（k=2）应优于±5°C。4.7试验报告标准规定试验报告应至少包含以下信息：试样材料名称与牌号、试样尺寸与质量、测量设备型号与参数、升温速率、外加磁场强度、测量方法（切线法或导数法）、居里温度测量值及不确定度、测量日期和环境条件等信息。五、主要起草单位介绍GB/T43870.1-2024的制定汇聚了国内磁性材料领域权威的科研院所和龙头企业的技术力量，其中横店集团东磁股份有限公司作为主要起草单位之一，在标准的制定过程中发挥了核心作用。横店集团东磁股份有限公司（以下简称“横店东磁”）成立于1999年，位于浙江省东阳市横店镇，是中国最大的磁性材料生产企业之一，也是全球领先的铁氧体永磁和软磁材料制造商。公司拥有国家企业技术中心、浙江省磁性材料重点企业研究院，长期从事磁性材料的基础研究、产品开发、检测技术研究与标准化工作。公司建有高水平的材料分析测试中心，配备多台国际先进的振动样品磁强计、物理性能综合测试系统（PPMS）、差示扫描量热仪、X射线衍射仪等大型精密仪器设备，具有CNAS认可的实验室资质。在标准制定过程中，横店东磁承担了多项关键技术验证工作，包括对不同牌号烧结钕铁硼、铁氧体永磁和钐钴永磁样品的系统测试、不同升温速率对外推结果的影响研究、以及切线法与导数法在各类材料中的适用性比较。依托丰富的生产实践和测试经验，公司为标准的适用性、可操作性和数据处理准则提供了大量一手数据支撑。此外，横店东磁长期参与全国磁性元件与铁氧体材料标准化技术委员会（SAC/TC89）的工作，具有丰富的国家标准和行业标准制修订经验，先后主导或参与制修订了多项磁性材料领域的重要标准。全国磁性元件与铁氧体材料标准化技术委员会（SAC/TC89）作为该标准的组织归口单位，负责标准制定计划的统筹协调、草案论证、意见征求和技术审查工作。该委员会由来自全国知名高校、科研院所、检测机构及龙头企业的专家组成，秘书处设在中国电子科技集团公司第九研究所。在标准的立项论证、试验验证方案设计、征求意见汇总处理及送审稿技术审查等各个关键环节，SAC/TC89均发挥了重要的组织和把关作用，确保了标准制定过程的科学性、公开性和权威性。六、标准实施的意义与展望6.1标准实施的意义GB/T43870.1-2024的实施对我国磁性材料产业和下游应用领域具有以下重要意义：（1）统一测量方法，提升数据可比性。标准实施后，全国永磁材料生产企业、科研机构及第三方检测机构将遵循统一的测量方法、设备要求和数据处理规则，有效解决以往"各测各的、结果各异"的混乱局面。企业出厂检验数据和用户入厂复验数据之间具备了可比性，有助于减少质量争议和贸易纠纷。（2）保障高端应用领域的安全性。在新能源汽车驱动电机、航空发动机传感器、轨道交通永磁电机等对温度裕度要求苛刻的应用中，精确可靠的居里温度数据是设计选材和可靠性评估的基础。本标准为相关行业提供了可信的技术依据，有助于从源头保障高端装备的安全运行。（3）支撑产品质量分级与技术创新。标准所规定的测量方法既适用于传统永磁材料产品的常规检验，也为新型永磁材料（如高矫顽力耐高温磁体、低重稀土磁体等）的性能评价提供了技术标尺，有利于推动行业的技术创新和产品升级。（4）提升国际影响力。该标准的发布填补了我国在永磁材料居里温度测量方法专项标准方面的一定空白，为后续我国在国际标准化组织（ISO/IEC）中提出相关国际标准提案积累了技术与实践经验，有助于推动中国标准"走出去"。6.2未来展望随着永磁材料在极端环境（高温、高辐射、强腐蚀）中的应用不断拓展，居里温度测量的标准化工作还将面临新的挑战。未来可在以下方面持续深化：-扩展标准覆盖面：适时启动《磁性材料居里温度的测量方法第2部分：软磁材料》等系列标准的制定工作，形成全面的居里温度测量方法标准体系。-融入智能化与在线检测技术：随着实验室自动化和智能化的推进，基于人工智能的图像识别与曲线特征自动提取方法有望应用于居里温度的自动判别，减少人为因素对结果的影响。标准的后续修订工作可考虑引入智能数据处理的技术要求。-加强国际标准对接：积极跟踪IEC/TC68（磁合金和磁钢）及IEC/TC51（磁性元件和铁氧体材料）相关标准动态，适时提出国际标准提案，推动我国居里温度测量方法标准上升为国际标准。-推进标准宣贯与实施反馈：通过举办标准宣贯培训班、建立标准实施反馈机制等方式