Πόσα γνωρίζετε για τους μαγνήτες NdFeB;

Τα υλικά μόνιμου μαγνήτη περιλαμβάνουν κυρίως μεταλλικό μόνιμο μαγνήτη συστήματος AlNiCo (AlNiCo), τον μόνιμο μαγνήτη πρώτης γενιάς SmCo5 (ονομάζεται κράμα κοβαλτίου σαμαρίου 1:5), τον μόνιμο μαγνήτη δεύτερης γενιάς Sm2Co17 (καλούμενο κράμα κοβαλτίου σαμάριου 2:17), τον μόνιμο μαγνήτη τρίτης γενιάς κράμα μόνιμου μαγνήτη γης NdFeB (ονομάζεται κράμα NdFeB). Με την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, η απόδοση του υλικού μόνιμου μαγνήτη NdFeB έχει βελτιωθεί και το πεδίο εφαρμογής έχει επεκταθεί. Το πυροσυσσωματωμένο NdFeB με προϊόν υψηλής μαγνητικής ενέργειας (50 MGA ≈ 400kJ/m3), υψηλή καταναγκαστική ικανότητα (28EH, 32EH) και υψηλή θερμοκρασία λειτουργίας (240C) έχει παραχθεί βιομηχανικά. Οι κύριες πρώτες ύλες των μόνιμων μαγνητών NdFeB είναι μέταλλο σπανίων γαιών Nd (Nd) 32%, μεταλλικό στοιχείο Fe (Fe) 64% και μη μεταλλικό στοιχείο B (B) 1% (μικρή ποσότητα δυσπρόσιο (Dy), τέρβιο ( Tb), κοβάλτιο (Co), νιόβιο (Nb), γάλλιο (Ga), αλουμίνιο (Al), χαλκό (Cu) και άλλα στοιχεία). Το υλικό μόνιμου μαγνήτη του τριμερούς συστήματος NdFeB βασίζεται στην ένωση Nd2Fe14B και η σύνθεσή του θα πρέπει να είναι παρόμοια με τον μοριακό τύπο της ένωσης Nd2Fe14B. Ωστόσο, οι μαγνητικές ιδιότητες των μαγνητών είναι πολύ χαμηλές ή ακόμη και μη μαγνητικές όταν η αναλογία του Nd2Fe14B είναι πλήρως κατανεμημένη. Μόνο όταν η περιεκτικότητα σε νεοδύμιο και βόριο στον πραγματικό μαγνήτη είναι μεγαλύτερη από την περιεκτικότητα σε νεοδύμιο και βόριο στην ένωση Nd2Fe14B, μπορεί να αποκτήσει καλύτερη μόνιμη μαγνητική ιδιότητα.

Πυροσυσσωμάτωση: Συστατικά (φόρμουλα) → τήξη → κατασκευή σκόνης → συμπίεση (προσανατολισμός σχηματισμού) → πυροσυσσωμάτωση και παλαίωση → επιθεώρηση μαγνητικής ιδιότητας → μηχανική επεξεργασία → επεξεργασία επίστρωσης επιφάνειας (ηλεκτρομετάλλευση) → επιθεώρηση τελικού προϊόντος
Συγκόλληση: πρώτη ύλη → ρύθμιση μεγέθους σωματιδίων → ανάμειξη με συνδετικό → χύτευση (συμπίεση, εξώθηση, έγχυση) → επεξεργασία όπτησης (συμπίεση) → επανεπεξεργασία → επιθεώρηση τελικού προϊόντος

Υπάρχουν τρεις κύριες παράμετροι: remanence Br (Υπολειπόμενη επαγωγή), μονάδα Gauss, αφού αφαιρεθεί το μαγνητικό πεδίο από την κατάσταση κορεσμού, η εναπομένουσα πυκνότητα μαγνητικής ροής, που αντιπροσωπεύει την ένταση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου του μαγνήτη. Η δύναμη καταναγκασμού Hc (Coercive Force), μονάδα Oersteds, είναι να βάλει τον μαγνήτη σε ένα αντίστροφο εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο, όταν το εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο αυξάνεται σε μια ορισμένη ισχύ, η πυκνότητα μαγνητικής ροής του μαγνήτη θα είναι μεγαλύτερη. Όταν το εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο αυξάνεται σε μια ορισμένη ισχύ, ο μαγνητισμός του μαγνήτη θα εξαφανιστεί, η ικανότητα αντίστασης στο εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο ονομάζεται Καταναγκαστική Δύναμη, η οποία αντιπροσωπεύει το μέτρο της αντίστασης απομαγνήτισης. Το προϊόν μαγνητικής ενέργειας BHmax, μονάδα Gauss-Oersteds, είναι η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου που παράγεται ανά μονάδα όγκου υλικού, η οποία είναι μια φυσική ποσότητα της ποσότητας ενέργειας που μπορεί να αποθηκεύσει ο μαγνήτης.

Επί του παρόντος, οι κύριοι τομείς εφαρμογής είναι: κινητήρας μόνιμου μαγνήτη, γεννήτρια, μαγνητική τομογραφία, μαγνητικός διαχωριστής, ηχείο, σύστημα μαγνητικής αιώρησης, μαγνητική μετάδοση, μαγνητική ανύψωση, όργανα, μαγνήτιση υγρών, εξοπλισμός μαγνητικής θεραπείας κ.λπ. Έχει γίνει απαραίτητο υλικό για την αυτοκινητοβιομηχανία, τα γενικά μηχανήματα, τη βιομηχανία πετροχημικών, τη βιομηχανία ηλεκτρονικών πληροφοριών και την τεχνολογία αιχμής.

Το NdFeB είναι το ισχυρότερο υλικό μόνιμου μαγνήτη στον κόσμο, το προϊόν της μαγνητικής ενέργειας είναι δέκα φορές υψηλότερο από τον ευρέως χρησιμοποιούμενο φερρίτη και περίπου δύο φορές υψηλότερο από την πρώτη και δεύτερη γενιά μαγνητών σπάνιων γαιών (μόνιμος μαγνήτης SmCo), ο οποίος είναι γνωστός ως ο «βασιλιάς του μόνιμου μαγνήτη». Αντικαθιστώντας άλλα υλικά μόνιμου μαγνήτη, ο όγκος και το βάρος της συσκευής μπορούν να μειωθούν εκθετικά. Λόγω των άφθονων πόρων νεοδυμίου, σε σύγκριση με τους μόνιμους μαγνήτες σαμάριου-κοβαλτίου, το ακριβό κοβάλτιο αντικαθίσταται από σίδηρο, γεγονός που καθιστά το προϊόν πιο οικονομικό.