事實上除了以上的指標之外，一個好的永久磁石材料尚須具備下列幾項特性：
較高的Br、Hc、iHc、（BH）max及居里溫度（Tc），較低的不可逆溫度係數、最小著磁場、較佳之機械強度及耐候性等。
永久磁石可分為金屬類磁石、稀土類磁石、鐵氧體磁石及複合磁石等。
依製程中有無配向處理分為異方性和等方性兩類。
而異方性又可分為磁場配向和機械配向兩種，磁場配向分為放射狀、軸向、徑向兩極和極異方性四種。
但使用不同著磁方式時，需先考慮素材配向特性及磁性需求，才能發揮其磁極特性，機械配向常使用於異方性鐵氧體橡膠磁石製程。
本文僅就稀土類磁石（燒結及膠結）之過去現況與未來研究方向作介紹。
二、稀土類磁石
2.1磁石合金及本質磁性
圖2.永久磁石之磁滯曲線圖
表1.RCo5及R2Co17化合物的飽和磁化及居里溫度比較。
R
RCo5
R2Co17
Ms（Tesla）
Tc（℃）
Ms（Tesla）
Tc（℃）
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Y
0.909
0.870
1.203
1.228
1.07
0.363
0.236
0.437
0.606
0.727
0.750
1.061
567
464
639
637
747
735
707
693
727
713
747
704
1.16
1.38
1.39
1.20
0.75
0.65
0.68
0.83
0.91
1.15
1.25
810
898
877
917
936
907
879
900
913
909
894
稀土磁石共通的特性為其磁性相之飽和磁化、居禮溫度及磁晶異方性場都特別高。
而具有較高磁晶異方性場最普遍的晶體結構為六方晶，例如RCo5、R2Co17。
R2Co17亦有另一同素異構為菱面晶體（rhombohedra），表1為RCo5及R2Co17化合物的飽和磁化及居禮溫度比較。
表2為RCo5及R2Co17化合物磁晶異方性常數（K1）之比較。
釹鐵硼磁石的磁性相Nd2Fe14B則為正方晶結構（tetragonal）。
表3為R2Fe14B化合物的晶格常數、密度及磁性質的比較。
從上述三個表可看出良好的稀土磁石合金在RCo5中只有SmCo5及PrCo5兩種；在R2Co17中只有Sm2Co17，惟其K1值仍很低。
而在R2Fe14B中只有Nd2Fe14B及Pr2Fe14B兩種；目前商用稀土磁石材料主要有SmCo5、Sm2TM17及Nd2Fe14B三種，其中Nd2Fe14B之市場佔有率已與鐵氧磁石不分上下。
表2.RCo5及R2Co17化合物磁晶異方性常數（K1）之比較
R
RCo5
K1（106Joule/m3）
R2Co17
K1（106Joule/m3）
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Y
5.9
5.3
8.1
0.7
17.2
4.6
3.6
3.8
5.2
-0.6
-0.6
-1.1
3.3
-0.5
-3.3
-2.6
-1.0
0.41
0.50
-0.20
-0.20
-0.34
表3.R2Fe14B化合物的晶格常數、密度及磁性質的比較。
R
晶格常數
Ds
（kg/m3）
I（T）
Ms（μs/Fu）
MR（μs）
gJJ
Tc（K）
Ha（kOe）
a（nm）
c（nm）
4.2K
300K
4.2K
300K
4.2K
300K
Y
Ce
Pr
Nd
Sm
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
0.876
0.875
0.881
0.881
0.882
0.874
0.877
0.876
0.875
0.875
0.874
1.200
1.210
1.227
1.221
1.194
1.194
1.205
1.199
1.199
1.199
1.194
7.00
7.69
7.49
7.58
7.82
8.06
7.96
8.07
8.12
8.16
8.23
1.59
1.47
1.84
1.85
1.67
0.915
0.664
0.573
0.569
0.655
0.925
1.42
1.17
1.56
1.60
1.52
0.893
0.703
0.712
0.807
0.899
1.15
31.4
29.4
37.6
37.7
33.3
17.9
13.2
11.3
11.2
12.9
18.1
27.8
23.9
31.9
32.5
30.2
17.5
14.0
14.0
15.9
17.7
22.6
0
-
3.1
3.2
1.0
6.7
9.1
10.1
10.1
9.3
6.7
0
0
3.2
3.3
0.7
7.0
9.0
10.0
10.0
9.0
7.0
571
422
569
586
620
659
620
598
573
551
549
12
30
320
-
-
16
306
167
-
-
-
20
30
87
67
-
25
220
150
75
-
-
2.2燒結磁石製程及矯頑機制
2.2.1SmCo5磁石
SmCo5合金為目前所有稀土合金中具最高磁異方性場（約400kOe）之材料，其飽合磁化為11kG，理論最高磁能積最高可達31MGOe。
選擇適當合金成分及製程製得最佳磁石磁性，是工程上重要課題。
了解熱過程中的相變化，將有助於選擇正確的燒結與熱處理條件。
通常必須選擇釤含量比SmCo5高一些的成分為起始材料，然後經由粉末冶金及磁場配向的步驟製作，方能得到良好的磁性。
除了成分選擇外，為了獲得較高的Br及Hc值，必須適當的粉碎合金至接近其單磁區大小（約3~5μm）以幫助磁粉在磁場排列成形時，獲得較優良的織構（Texture）。
接下來必須在保護氣體之下（如Ar或N2）於1100℃~1120℃間燒結，燒結完畢後冷卻至900℃左右作熱處理，接著急冷以防產生SmCo5→Sm2Co7+Sm2Co17相變化使矯頑磁力下降，適切的熱處理可使磁石矯頑磁力大幅提升。
接著磁石再經表面研磨及磁化即為商品。
由於SmCo5磁石為單相型磁石，其矯頑磁力機制屬於結核成長控制型（nucleationcontrol）的磁石，該磁石的矯頑磁力決定於材料內形成反向磁區的難易度。
亦即反向磁區一旦生成，即很容易長大而將整個晶粒內磁化反轉。
而形成反向磁區的難易又正比於磁石內每個晶粒的表面積大小，晶粒越小表面積較小，形成反向磁區的機會也越小矯頑磁力也就越高。
適當的控制最後磁石內晶粒大小及含有軟磁相的量（如SmCo5中的Sm2Co17相）對提升矯頑磁力是相當重要的。
商用SmCo5磁石之磁性依其磁場排列方式不同，其Br=8-9.5kG,Hc=7.0-9.5kOe,iHc=15-30kOe,（BH）max=17-22MGOe，離理論最高磁能積31MGOe還有一段距離。
2.2.2Sm2TM17型磁石
（a）（b）
圖3.Sm2Co17型磁石之顯微組織（a）垂直於易磁化軸（b）平行於易磁化軸
1968年SmCo5磁石被成功地開發出來,對磁石材料研究者起了鼓舞作用。
但因為Sm是較昂貴的材料,又其飽和磁化量稍低，因此便朝著降低Sm含量的比例及提高Br值開發新材料及持續不斷地在各研究室進行著。
首先被注意的新合金為Sm2Co17及Sm2（Co,Fe）17二類,但由於Sm2Co17及Sm2（Co,Fe）17二種成份並無法如SmCo5磁石獲得高的本質矯頑磁力（iHc）,R2TM17型磁石的發展乃朝著開發兩相型析出硬化合金系統而努力。
此種轉變包括了如何在高溫時以均質化處理來獲得單相的組織,然後利用低溫下溶質過飽和的原理,再以約800℃附近的溫度使其單相組織內析出RETM5型相來做為磁區移動的阻礙。
析出相較低的磁壁自由能造成極巨大的磁壁釘紮（domainwallpinning）作用,再加上與析出物所產生的密著性應變（coherentstrain）為促成這系列合金擁有高iHc的主要原因。
在較相近的Sm（Co0.97Fe0.06Cu0.15）7.5合金中,發現連續密著的晶胞組織,包含SmTM5的晶界相及以大部份為Sm2TM17（R）及小部份Sm2TM17（H）所組成的晶胞相（R:
Rhomohedral,H:
Hexagonal）,晶胞的大小約60nm,晶界寬約10nm。
晶胞組織在垂直c軸面大體上為等軸晶粒狀。
在平行於c軸之面上,晶界相則稍與R2TM17的基底面（basalplane）傾斜一個小角度存在。
另外晶胞內有許多微細的疊差被發現。
其典型之顯微組織如圖3所示。
要提高磁能積並維持高的iHc值,必需提高Fe降低Cu的含量。
將部份的Co以Nb或Zr取代而能獲致30MGOe的析出強化型磁石。
Ojima等人所開發出30MGOe磁能積的合金為Sm（Co0.7Cu0.09Fe0.19Zr0.01）8.5。
其不同於SmCo5磁石製程的地方為它不擔心晶粒的過份成長,因為iHc主要決定於磁壁被釘紮的力量大小,晶粒大小較不重要。
以含Sm較高之Sm（Co0.6Cu0.05Fe0.28Zr0.02）7.7成份做到了Br=12kG,iHc=13kOe（BH）max=33MGOe的世界紀錄,在1980年以前造成了永磁界的震憾。
Sm2TM17型磁石因成份添加的不同而形成各式不同的顯微結構,並造成磁性的明顯差異。
商用的磁石而有許多不同的規格。
有高Br低iHc型,高Br高iHc型,中Br高iHc及低Br低iHc型等規格,但主要成份都以Sm（Co/Fe/Cu/Zr）7～7.5為最普遍。
因為Zr的添加造成以上幾種都屬於析出硬化型磁石,其顯微組織一般都以穿透式電子顯微鏡才能觀測得到。
Sm2TM17型磁石的矯頑磁力，主要來自於Sm（Co，Cu）5相對反向磁區產生栓固效應，因此磁石晶粒大小對矯頑磁力影響不大。
又鐵、銅、鋯成分的高低將影響主要相的成分梯度、密度及殘留磁化。
適度的調整各成分比，將可得到從低矯頑磁力到中、高矯頑磁力或高磁能積的磁石。
此型磁鐵之居禮溫度達850℃，而可逆溫度係數比SmCo5及釹鐵硼磁鐵都低了很多，因此，此系列磁石為一適於高溫用的磁石，最近的研究已證實最高使用溫度已可達450oC以上，為稀土永磁材料中最耐高溫之材料。
2.2.3釹鐵硼（NdFeB）磁石
釹鐵硼磁石的主要磁性相Nd2Fe14B之晶體結構如圖4。
本質特性4πMs=16kG,Ha=67kOe,Tc=312oC,理論最高磁能積可達64MGOe,與SmCo5磁石同樣且兩者都屬單相型磁石，亦即所謂結核成長控制型（nucleationcontrol）的磁石，該磁石的矯頑磁力決定於材料內形成反向磁區的難易度。
亦即反向磁區一旦生成，即很容易長大而將整個晶粒內磁化反轉。
而形成反向磁區的難易又反比於磁石內晶粒大小。
適當的控制最後磁石內晶粒大小及含有軟磁相的量（如Nd2Fe14B中的α-Fe及Nd2Fe17等）是相當重要的。
商用NdFeB磁石製程大致可分兩大類：
其一是粉末冶金製程，其二是熔融旋淬法（RapidSolidificationProcess:
RSP）製程。
粉末冶金製程又依其粉末製造不同而細分為合金熔解法及還原擴散法（ReductionDiffusion；簡稱RD法）兩種。
而RSP法又可依成形方式不同，而區分為塑橡膠磁石（MQ-I）、等方性熱壓磁石（MQ-Ⅱ）、異方性熱壓磁石（MQ-Ⅲ）三種。
2.2.3.1NdFeB燒結磁石
NdFeB燒結磁石的製程大致可分合金製造、粉碎製程、磁場成形、燒結熱處理、及後加工等步驟。
（a）合金製造
圖4.Nd2Fe14B之晶体結構
常見的釹鐵硼合金約含33wt%釹、66wt%鐵及1wt%硼，通常我們將上述比例的純元素或母合金以氣氛控制感應熔解爐熔將材料加溫至1350oC以上使其成為均勻之金屬液体，接著將之澆鑄成錠，做為粉末冶金的基本原料，這便是最常見合金熔解法。
鑄錠中為Nd2Fe14B、Nd1+εFe4B4及富Nd相等三相共存組織，其中前者為主要磁性相，後二者在室溫下均為非磁性相。
（b）粉碎製程
由於釹鐵硼鑄錠質地硬脆，因此可輕易粉碎，鑄錠必須先經粗粉碎及篩選後才進行細粉碎，粉末的平均粒度隨著粉碎時間增加而降低，最後達到一個定值。
反之，粉末的氧含量則隨時間加長而持續增加，由於此氧含量對磁性有很大影響，因此粉碎設備的效率、產能均為重要考慮因素。
一般大量生產的場合多採乾式機解械式粗粉碎及中粉碎再搭配高速氣流粉碎將粉體粉碎至較接近單磁區大小的2-3.5μm以利後續磁場成形時較佳之磁粉配向度。
（c）磁場成形
粉末必須在高磁場中配向成形，才能得到異方性磁石，成形方法可分為三種，第一種是外加磁場方向與模壓方向平行者，第二種是外加磁場方向垂直模壓方向者。
前者磁粉的排列程度較差，磁能積稍低，但可成形圓片及圓環等形狀；後者則無法成形圓柱體，但磁能積較高。
第三種方法是脈衝磁場配向搭配冷均壓機成型法（Pulse+CIP），是採用先配向後成形的方式，其磁性胚體配向度最佳，最終所製磁石磁能積亦最高，與前述兩種方法不同，先裝填磁粉於橡皮模中，以脈衝式充磁機做配向排列，再放入冷均壓機成形，Pulse+CIP法適合做大尺寸磁石，或供切割成各式形狀，唯加工成本相對提高。
以上三種方式以後兩者所製得之胚體磁粉配向度較佳，較適合製作成高磁能積磁石。
（d）燒結及熱處理
成形後的壓胚必須置於氣氛控制加熱爐中，在1020~1100℃燒結，接著必須在500~900℃做一段或兩段式熱處理。
在燒結階段，磁石獲得應有的密度，機械強度及Br值，而熱處理則可提高iHc值。
由於iHc增加，磁石的（BH）max值亦顯著增加，因此在磁石的加熱製程中，燒結和熱處理是同等重要的。
為避免晶粒在燒結過程中長太大而降低矯頑磁力，一般都以能夠達到約7.5g/cm3之密度的最低燒結溫度為要。
熱處理可提高iHc值其原理乃利用富釹相在熱處理過程中對晶界產生平滑化作用以消除形成反相磁區之晶界缺陷。
又兩段式熱處理又比一段式熱處理更能提高矯頑磁力。
（e）磁石加工及表面處理
磁石最後必須經過切割或表面研磨等製程及磁石表面的防蝕處理方為成品。
尤其最後之表面處理對磁石之可靠度影響極大。
因NdFeB磁石含有Nd1+εFe4B4及晶界上之富Nd相，極易在高溫高濕環境下產生腐蝕。
而一般是在磁鐵表面進行電著塗裝（E-coating）或電鍍鎳處理。
電鍍鎳處理前通常需經酸洗前製程，但Nd1+εFe4B4及富Nd相在不同酸溶液中都比Nd2Fe14B較容易被侵蝕而殘留氫離子於晶界中，僅管後續步驟中鎳層已將磁石緻密包裹，但氫離子會在提高溫度下形成氫氣進而將磁膜鼓起造成鎳保護層的剝離。
電鍍鎳技術對本系列磁石能否達到較優良的抗蝕性有相當大的影響。
B.成份的影響
典型的NdFeB燒結磁石成份如前述以Nd15Fe77B8為基本，其包括了主要磁性相Nd2Fe14B及非磁性相Nd1+εFe4B4及富Nd相。
要提高磁石磁能積必需提高Nd2Fe14B磁性相比例，亦及所採用之磁石原材料要越接近Nd2Fe14B（Nd11.8Fe82.4B5.8）越好。
惟隨著原材料中Nd的減少，鑄錠中會形成較多之α-Fe軟磁相，這將降低合金細粉碎能力及後續的磁粉配向度，並且容易降低磁滯曲線的角形性，磁性不增反減。
如何經由鑄錠的均質化處理或利用特殊之鑄造技術（如薄片狀鑄造（stripcasting））來消弭α-Fe軟磁相為NdFeB燒結磁石磁性能否再提高之關鍵。
在提升矯頑磁力方面，除了晶粒細化的控制及熱處理產生晶界平滑化效應外，最常被採用的方法乃成份的取代。
任何能夠進入2:
14:
1晶体而又能提高磁異方性場的稀土元素如Pr,Dy及Tb都可以達到目的（Tb最佳Dy次之）。
惟它們所形成的2:
14:
1相之飽和磁化量都比Nd2Fe14B的低，以上三種元素置換都會降低磁石之殘留磁化及磁能積（Tb最巨Dy次之），因此適量的Dy及Pr置換較常被採用。
另外，Al、Cu及Ga等元素被報導對晶界相的物理特性有修飾作用，亦常被添加於合金之中來提高矯頑磁力。
最近以耐火元素，如Nb,Mo,V,W等，添加於合金中被證實可形成析出相來控制晶粒大小達到極高之矯頑磁力（>25kOe），對NdFeB燒結磁石應用於200oC以上有相當明顯之助益。
以適量的Co來取代Fe能夠提高磁石之居理溫度，對提升磁石之高溫使用範圍亦有幫助。
2.3膠結稀土永磁
所謂膠結稀土永磁就是把稀土永磁材料粉末與樹脂，塑料或低熔點合金膠結劑均勻混合，然後用壓縮、擠出或射出成型方法製成的一種複合永磁材料。
現在膠結磁石的應用領域不斷擴大，用量成長很快，其速度超過其他何一種永久磁石由於這一材料既有塑料固有的特性又有很高的磁性能，正不斷地被應用於新的領域，主要的應用領域列於表4。
表4. 膠結稀土永磁之應用領域。
應用領域
用途
旋轉儀器、裝置
各種小型精密電機（例如步進電機、鐵心電機、電刷電機等）、小型發電機、定時器轉子、磁軸承等
音響器械
揚聲器、頭戴耳機、耳塞機、微音器（送話器）、拾音器、電磁蜂鳴器
計測通訊
感測器、繼電器、行式印刷裝置、接點元件
儀器裝置
儀表類（速度表、轉速表、安培計、電壓表等）、行波管等
其他機械
磁性彈簧、磁性軋輥、液面感測器、磁性快門
元件
除油污器、磁性聯軸節等
日用品
門鎖、玩具、磁性治療飾品、體育用具等
以下分釹鐵硼及新型稀土永磁合金三大系列膠結磁石及其材料特性作介紹：
2.3.2釹鐵硼膠結磁石
由於其具有易薄形化、成品精度高及量產性高等優點，使得其最近幾年之年成長率皆遠超過NdFeB燒結磁石而達到約15%。
稀土膠磁最主要之應用為高級精密小馬達，用於各種資訊、音響、家電產品上。
等方性NdFeB膠磁能被應用於小型馬達，有以下幾項理由：
（a）具有約9-10MGOe之高磁能積，有助於電子機器用馬達之小型化（原先多使用磁能積為3-4MGOe之鐵氧磁石）。
（b）能製作高精度之環狀磁石，使馬達內之間隙縮小並大幅提昇其間之磁束密度。
（c）適當之殘留磁束密度（Br）與本質矯頑磁力（iHc），使磁石著磁能力得以調變，並達到多極著磁化。
（d）等方性磁粉不必經由磁場配向即可成型，成型設備及模具投資便宜。
2.3.2.1.釹鐵硼（NdFeB）MQ磁粉及磁石
鐵基稀土永磁材料的研究首先從研究R-Fe合金開始，70年代初期用濺射法得到非晶薄膜TbFe2，經處理後顯示出來磁特性。
後來又研究了快淬R-Fe系合金（R=Nd，Pr，Sm，Tb等）及La-Tb-Fe-B合金的磁性，但這些非晶態的合金結晶化以後的磁性能都不變。
1983年美國GM用單銅輪熔融旋淬法製備釹鐵硼合金，並用此種合金碎片製造磁石，取名為Magnequench，簡寫為MQ磁石，使熔融旋淬稀土鐵基永磁進入實用階段。
下面簡要介紹釹鐵硼MQ磁石的製造方法。
首先是製備釹鐵硼MQ粉末。
依成份不同主要產品分成A、B、C、D、N、O六種，特性如表5，其中A、C磁性相近，屬高iHc產品；B、D磁性亦相近，但iHc大小適中、易於著磁，是目前最常使用的材質。
以上述磁粉所製作之產品為等方性磁石，由於製程簡單、磁性佳且不需特殊的模具設計等優點，目前是稀土膠磁中用量最大的材質。
因釹較釤易於氧化，故磁粉的表面處理和磁石之表面塗裝成為不可或缺的步驟。
表面塗裝的方式可分為噴塗和電著兩種，而電著是最優良的塗裝方式，由於塗層均勻，尺寸精度及耐蝕能力皆佳，塗膜厚度以在15~30mm間較適當。
表5.六種不同成份NdFeBMQ磁粉及其特性比較。
種類
Br（kG）
iHc（kOe）
（kOe）
Tempcoeff.ofBr,α,
（%/oC）（25oC-100oC）
MQP-A
7.60
15.0
-0.130
MQP-B
8.20
9.0
-0.105
MQP-C
7.55
16.0
-0.070
MQP-D
8.00
10.5
-0.
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