Role samaria a dalších prvků ve slinutém NdFeB

Slinutý neodym železitý bór, jak jeho název napovídá, je slitinový materiál sestávající z Nd2Fe14B, sloučeniny skládající se ze tří prvků: neodymu Nd, železa Fe a boru B. Ale slinutý neodym železitý bór není jedna fáze. Fáze 1Fe4B4) a fáze bohatá na Nd (také známá jako fáze bohatá na vzácné zeminy), z nichž fáze Nd2Fe14B je hlavní fází nebo základním pojmem.

Většina prvků vzácných zemin (RE) tvoří sloučeniny RE 2Fe14B, které jsou základními fázemi sintrovaných materiálů s permanentními magnety ze železa a boru ze vzácných zemin, což představuje 96% - 98% sintrovaných permanentních magnetů ze železa a boru ze vzácných zemin. Všechny sloučeniny RE2Fe14B mají stejnou krystalovou strukturu, ale jejich magnetické vlastnosti jsou velmi odlišné. To znamená, že přidání dalších prvků vzácných zemin do sintrovaného neodymového boru železa místo neodymu může změnit některé vlastnosti magnetu.

Role těžkého kovu vzácných zemin Dy místo Nd

Výrazně zlepšit donucovací sílu magnetu

Anizotropní pole HA sloučeniny Dy 2Fe14B je přibližně 2.14krát vyšší než pole Nd2Fe14B, takže nahrazení Nd malým množstvím Dy může významně zlepšit donucovací sílu Hcj magnetu. Teoreticky lze na každé 1% (atomový zlomek) Dy k nahrazení Nd zvýšit koercitivní sílu Hcj magnetu o 11.4 kA / m, ale zvýšení koercitivní síly Hcj v praktických aplikacích souvisí s existencí jiných komponenty.

  1. Snižte magnetickou polarizaci Js magnetu, čímž snížíte remanenci Br a produkt maximální magnetické energie (BH) m

Teoreticky klesá magnetická polarizace Js magnetu o každé 1% (atomová frakce) Dy místo Nd o 90 mT.

  1. Snižte teplotní koeficient remanence magnetu Br a produktu maximální magnetické energie (BH) m

Je třeba poznamenat, že přidání těžkého prvku vzácných zemin Dy výrazně zvýší náklady na surovinu ze slinutých permanentních magnetů NdFeB, takže je třeba komplexně zvážit vztah mezi cenou a výkonem magnetu.

Role těžkého kovu vzácných zemin Tb místo Nd

Přidání Tb k nahrazení Nd ve slinutých neodymových železných bórových magnetech má stejný účinek jako nahrazení Nd za Dy, ale anizotropní pole HA u Tb 2Fe14B je vyšší, takže koercivita permanentního magnetu může být účinněji zlepšena. Tb má však v Dare menší rezervy než Dy a má vyšší cenu.

Role kovu Gd a kovu Ho při nahrazování Nd

Gd má nejvyšší zásoby v těžkých kovech vzácných zemin a Gd může také tvořit sloučeniny Gd2Fe14B. Síla magnetické polarizace Js a anizotropní pole HA sloučenin jsou významně nižší, ale Curieova teplota Tc je nejvyšší. Kvůli vysokým rezervám a nízké ceně Gd někteří výrobci přidávají Gd ve formě slitiny samarium-železo, aby částečně nahradili Nd za účelem výroby nízkonákladového slinutého Nd-Fe-B. Jeho praktické použití Gd místo Nd je však plýtvání. Jakmile se zjistí, že Gd bude mít v budoucnu důležitější využití, bude to považováno za nenapravitelnou ztrátu. Použití Ho místo Nd má stejný účinek a problém.

Role lehkých kovů vzácných zemin La, Ce, Pr při nahrazování Nd

Lehké prvky vzácných zemin mají bohaté zásoby a jsou relativně levné. Vývoj lehkých kovů vzácných zemin pro výrobu slinutých neodymových železo-boritých materiálů stojí za povzbuzení.

La, Fe, B kovy se relativně těžko tvoří La2Fe14B, teplota je velmi úzká, ale jakmile se vytvoří pod 860 ° C, je stabilní. Nd představuje 65% - 75% nákladů na sintrovaný neodym železitý bór. V této fázi jsou náklady na La přibližně jedna desetina nákladů na Nd. Použití La k nahrazení Nd může snížit náklady a podpořit komplexní využití zdrojů vzácných zemin. S nárůstem obsahu La bude klesat magnetická polarizace Js, remanence Br, donucovací síla Hcj a maximální produkt magnetické energie (BH) m. La je nemagnetický atom. V důsledku magnetického ředění se (BH) m snižuje. Pokles mnohem rychleji než Br.

Ce2Fe14B má špatnou stabilitu a je obtížnější ho tvarovat. Jak se zvyšuje obsah Ce, snižují se různé magnetické vlastnosti. Současně přidání Ce sníží Curieovu teplotu a teplotní stabilitu magnetu.

Sloučenina Pr2Fe14B má několik základních podmínek, které lze použít jako materiál s permanentními magnety, a dobrých magnetických vlastností lze dosáhnout slinováním při asi 1060 ° C. Použitím kovu (PrNd) -Fe jako suroviny lze vyrobit slinuté permanentní magnety NdFeB s dobrými magnetické vlastnosti. Je třeba poznamenat, že Pr je snadněji oxidovatelný než Nd a některé materiály, které vyžadují vysokou stabilitu, by měly odpovídajícím způsobem kontrolovat množství Pr.

Úloha jiných kovů při nahrazování Fe

Slinutý permanentní magnetický materiál NdFeB má nízkou koercivitu a Curieovu teplotu, špatnou teplotní stabilitu, nízkou provozní teplotu (asi 80 ° C) a špatnou odolnost proti korozi, což omezuje jeho použití. Z tohoto důvodu lidé Účinky různých prvků na materiály s permanentními magnety NdFeB byly rozsáhle studovány.

  1. Účinek částečné náhrady Fe kobaltem na sintrovaný NdFeB

Jak se zvyšuje obsah Co, Curieova teplota slitiny se zvyšuje lineárně a reverzibilní teplotní koeficient α magnetické indukce významně klesá. Když je obsah Co nižší než 5% (atomová frakce), (BH) ma Br těžko poklesnou; když je obsah Co vyšší než 30%, různé parametry magnetického výkonu jsou výrazně sníženy. Přidaný obsah Co je méně než 10%, což je velmi přínosné. Nejenže zvyšuje Curieovu teplotu slitiny, ale také udržuje vysoké magnetické vlastnosti. Současně se také zlepšuje teplotní koeficient magnetické indukce.

  1. Al částečně nahrazuje Fe

Výsledky výzkumu vědců ukazují, že přidání malého množství hliníku Al může významně zlepšit koercitivitu ternárního materiálu Nd-Fe-B. Výsledky výzkumu naznačují, že na základě materiálů s permanentními magnety Nd-Fe-Co-B může přidání Al kompenzovat snížení donucovací síly způsobené přidáním Co. Proto tedy Nd-Fe-Co-Al- Slitina B.

  1. Účinek Cu částečně nahrazující Fe páry

Studie zjistila, že přidání malého množství mědi Cu do systémů (Nd, Dy) -Fe-B a (Nd, Dy) - (Fe, Co) -B může významně zvýšit jeho donucovací sílu, zatímco Br se sotva sníží. , Který může produkovat vysoké Hcj a vysoké (BH) m permanentní magnety.

  1. Účinek dalších prvků částečně nahrazujících Fe páry

Přidání malého množství niobu Nb nebo zirkonia Zr k nahrazení určitého množství železa na základě ternární slitiny Nd-Fe-B může účinně zlepšit Hcj a pravoúhlost Hk slitiny, ale Br je snížen velmi málo a magnetický tok slitinu nelze redukovat. ztráta. Experimentální výsledky ukazují, že nejvyšší obsah niobu Nb ve slitině Nd-Fe-B je 3% (atomová frakce). Přidání nadměrného Nb způsobí, že koercivita slitiny rychle poklesne a Nd2Fe14B bude nestabilní.

Přidání gália a Ga může významně zvýšit koercivitu slitiny a snížit hirr nevratného magnetického pole. U slitin Nd-Fe-Co-B, jak se zvyšuje obsah Co, klesá Hcj slitiny, ale v případě přidání Ga Next se objevil fenomén zvýšené donucovací síly. Očekává se, že materiály s permanentními magnety Nd-Fe-B s vysokým bodem Curie a vysokým Hcj lze připravit ve slitinách s přidaným Ga

Přidání sloučeniny gália Ga a niobu Nb může významně zlepšit teplotní stabilitu slitiny