Die Rolle von Samarium und anderen Elementen in gesintertem NdFeB

Gesintertes Neodym-Eisen-Bor ist, wie der Name schon sagt, ein Legierungsmaterial, das aus Nd2Fe14B besteht, einer Verbindung, die aus drei Elementen besteht: Neodym-Nd, Eisen-Fe und Bor B. Gesintertes Neodym-Eisen-Bor ist jedoch keine einzelne Phase. .1Fe4B4-Phase) und Nd-reiche Phase (auch als Seltenerd-reiche Phase bekannt), von denen die Nd2Fe14B-Phase die Hauptphase oder der Grundbegriff ist.

Die meisten Seltenerdelemente (RE) bilden RE 2Fe14B-Verbindungen, die die Grundphasen von Permanentmagnetmaterialien der gesinterten Seltenerd-Eisen-Bor-Serie darstellen und 96% bis 98% der Permanentmagnete der Sinter-Seltenerd-Eisen-Bor-Serie ausmachen. Alle RE2Fe14B-Verbindungen haben die gleiche Kristallstruktur, aber ihre magnetischen Eigenschaften sind sehr unterschiedlich. Das heißt, das Hinzufügen anderer Seltenerdelemente zu gesintertem Neodym-Eisenbor anstelle von Neodym kann einige Eigenschaften des Magneten verändern.

Die Rolle des schweren Seltenerdmetalls Dy anstelle von Nd

Verbessern Sie die Koerzitivkraft des Magneten erheblich

Das Anisotropiefeld HA der Dy 2Fe14B-Verbindung ist etwa 2.14-mal höher als das von Nd2Fe14B, so dass das Ersetzen von Nd durch eine kleine Menge Dy die Koerzitivkraft Hcj des Magneten signifikant verbessern kann. Theoretisch kann für jeden 1% (Atomanteil) Dy, der Nd ersetzt, die Koerzitivkraft Hcj des Magneten um 11.4 kA / m erhöht werden, aber die Erhöhung der Koerzitivkraft Hcj in praktischen Anwendungen hängt mit der Existenz anderer zusammen Komponenten.

  1. Verringern Sie die magnetische Polarisation Js des Magneten, wodurch die Remanenz Br und das maximale magnetische Energieprodukt (BH) m verringert werden

Theoretisch nimmt die magnetische Polarisation Js des Magneten pro 1% (Atomanteil) Dy anstelle von Nd um 90 mT ab.

  1. Reduzieren Sie den Temperaturkoeffizienten der Magnetreste Br und das maximale magnetische Energieprodukt (BH) m

Es ist zu beachten, dass die Zugabe des schweren Seltenerdelements Dy die Rohstoffkosten von gesinterten NdFeB-Permanentmagneten erheblich erhöht, sodass die Beziehung zwischen Kosten und Magnetleistung umfassend berücksichtigt werden muss.

Die Rolle des schweren Seltenerdmetalls Tb anstelle von Nd

Das Hinzufügen von Tb als Ersatz für Nd in gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Magneten hat den gleichen Effekt wie das Ersetzen von Nd durch Dy, jedoch ist das anisotrope Feld HA von Tb 2Fe14B höher, so dass die Koerzitivkraft des Permanentmagneten effektiver verbessert werden kann. Tb hat jedoch weniger Reserven in Dare als Dy und einen höheren Preis.

Die Rolle von Metall Gd und Metall Ho beim Ersetzen von Nd

Gd hat die höchsten Reserven an schweren Seltenerdmetallen und Gd kann auch Gd2Fe14B-Verbindungen bilden. Die magnetische Polarisationsstärke Js und das anisotrope Feld HA der Verbindungen sind signifikant niedriger, aber die Curie-Temperatur Tc ist am höchsten. Aufgrund der hohen Reserven und des niedrigen Preises für Gd fügen einige Hersteller Gd in Form einer Samarium-Eisen-Legierung hinzu, um Nd teilweise zu ersetzen und kostengünstiges gesintertes Nd-Fe-B herzustellen. Die praktische Verwendung von Gd anstelle von Nd ist jedoch eine Verschwendung. Sobald festgestellt wird, dass G-tt in Zukunft wichtigere Verwendungszwecke hat, wird dies ein irreparabler Verlust sein. Die Verwendung von Ho anstelle von Nd hat den gleichen Effekt und das gleiche Problem.

Die Rolle der leichten Seltenerdmetalle La, Ce, Pr beim Ersatz von Nd

Leichte Seltenerdelemente haben reichlich Reserven und sind relativ kostengünstig. Die Entwicklung leichter Seltenerdmetalle zur Herstellung von gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Materialien ist zu fördern.

La, Fe, B-Metalle sind relativ schwer zu La2Fe14B zu bilden, die Temperatur ist sehr eng, aber sobald sie unter 860 ° C gebildet werden, ist sie stabil. Nd macht 65% -75% der Kosten für gesintertes Neodym-Eisenbor aus. Zu diesem Zeitpunkt betragen die Kosten für La etwa ein Zehntel der Kosten für Nd. Die Verwendung von La als Ersatz für Nd kann die Kosten senken und die umfassende Nutzung der Seltenerdressourcen fördern. Mit zunehmendem La-Gehalt nehmen die magnetische Polarisation Js, die Remanenz Br, die Koerzitivkraft Hcj und das maximale magnetische Energieprodukt (BH) m ab. La ist ein nichtmagnetisches Atom. Aufgrund der magnetischen Verdünnung nimmt das (BH) m ab. Abnehmen viel schneller als Br.

Ce2Fe14B weist eine schlechte Stabilität auf und ist schwieriger zu bilden. Mit zunehmendem Ce-Gehalt nehmen verschiedene magnetische Eigenschaften ab. Gleichzeitig verringert die Zugabe von Ce die Curie-Temperatur und die Temperaturstabilität des Magneten.

Die Pr2Fe14B-Verbindung weist mehrere Grundbedingungen auf, die als Permanentmagnetmaterial verwendet werden können, und gute magnetische Eigenschaften können durch Sintern bei etwa 1060 ° C erhalten werden. Die Verwendung von (PrNd) -Fe-Metall als Rohmaterial kann gesinterte NdFeB-Permanentmagnete mit guten Eigenschaften erzeugen magnetische Eigenschaften. Es sollte beachtet werden, dass Pr leichter zu oxidieren ist als Nd, und einige Materialien, die eine hohe Stabilität erfordern, sollten die Menge an Pr angemessen steuern.

Die Rolle anderer Metalle beim Ersetzen von Fe

Das gesinterte permanentmagnetische NdFeB-Material hat eine niedrige Koerzitivfeld- und Curie-Temperatur, eine schlechte Temperaturstabilität, eine niedrige Betriebstemperatur (etwa 80 ° C) und eine schlechte Korrosionsbeständigkeit, was seine Anwendung einschränkt. Aus diesem Grund wurden die Auswirkungen verschiedener Elemente auf NdFeB-Permanentmagnetmaterialien eingehend untersucht.

  1. Wirkung des teilweisen Ersatzes von Fe durch Kobalt auf gesintertes NdFeB

Mit zunehmendem Co-Gehalt steigt die Curie-Temperatur der Legierung linear an und der reversible Temperaturkoeffizient α der magnetischen Induktion nimmt signifikant ab. Wenn der Co-Gehalt weniger als 5% beträgt (Atomfraktion), nehmen (BH) m und Br kaum ab; Wenn der Co-Gehalt größer als 30% ist, werden verschiedene magnetische Leistungsparameter signifikant reduziert. Der zugesetzte Co-Gehalt beträgt weniger als 10%, was sehr vorteilhaft ist. Es erhöht nicht nur die Curie-Temperatur der Legierung, sondern behält auch hohe magnetische Eigenschaften bei. Gleichzeitig wird auch der Temperaturkoeffizient der magnetischen Induktion verbessert.

  1. Al ersetzt teilweise Fe

Die Forschungsergebnisse der Wissenschaftler zeigen, dass die Zugabe einer kleinen Menge Aluminium-Al die Koerzitivkraft des ternären Nd-Fe-B-Materials signifikant verbessern kann. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass auf der Basis von Nd-Fe-Co-B-Permanentmagnetmaterialien die Zugabe von Al die durch die Zugabe von Co verursachte Verringerung der Koerzitivkraft kompensieren kann. Daher ist Nd-Fe-Co-Al- B-Legierung.

  1. Wirkung von Cu, das Fe-Paare teilweise ersetzt

Die Studie ergab, dass die Zugabe einer kleinen Menge Kupfer-Cu zu den (Nd, Dy) -Fe-B- und (Nd, Dy) - (Fe, Co) -B-Systemen die Koerzitivkraft signifikant erhöhen kann, während Br kaum abnimmt. , Die Permanentmagnete mit hohem Hcj und hohem (BH) m erzeugen können.

  1. Wirkung anderer Elemente, die Fe-Paare teilweise ersetzen

Das Hinzufügen einer kleinen Menge Niob Nb oder Zirkonium Zr als Ersatz für etwas Eisen auf der Basis einer ternären Nd-Fe-B-Legierung kann das Hcj und die Rechtwinkligkeit Hk der Legierung wirksam verbessern, aber das Br wird sehr wenig reduziert und der magnetische Fluss von Die Legierung kann nicht reduziert werden. Verlust. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass der höchste Niob-Nb-Gehalt in der Nd-Fe-B-Legierung 3% (Atomfraktion) beträgt. Das Hinzufügen von übermäßigem Nb führt dazu, dass die Koerzitivkraft der Legierung schnell abnimmt und Nd2Fe14B instabil wird.

Die Zugabe von Gallium und Ga kann die Koerzitivkraft der Legierung signifikant erhöhen und das irreversible Magnetfeld hirr verringern. In Nd-Fe-Co-B-Legierungen nimmt das Hcj der Legierung mit zunehmendem Co-Gehalt ab, aber im Fall der Zugabe von Ga Next trat das Phänomen einer erhöhten Koerzitivkraft auf. Es wird erwartet, dass Nd-Fe-B-Permanentmagnetmaterialien mit hohem Curie-Punkt und hohem Hcj in Legierungen mit Ga-Zusatz hergestellt werden können

Die Zugabe von Gallium Ga und Niob Nb kann die Temperaturstabilität der Legierung signifikant verbessern