Le rôle du samarium et d'autres éléments dans le NdFeB fritté

Le néodyme fer bore fritté, comme son nom l'indique, est un alliage composé de Nd2Fe14B, un composé composé de trois éléments: néodyme Nd, fer Fe et bore B. Mais le néodyme fer bore fritté n'est pas une seule phase. .1Fe4B4) et phase riche en Nd (également appelée phase riche en terres rares), dont la phase Nd2Fe14B est la phase principale ou le terme de base.

La plupart des éléments de terres rares (RE) forment des composés RE 2Fe14B, qui sont les phases de base des matériaux d'aimants permanents de la série des terres rares frittées de la série fer-bore, représentant 96% à 98% des aimants permanents de la série fer-bore frittés. Tous les composés RE2Fe14B ont la même structure cristalline, mais leurs propriétés magnétiques sont très différentes. C'est-à-dire que l'ajout d'autres éléments de terres rares au néodyme fer bore fritté au lieu du néodyme peut modifier certaines propriétés de l'aimant.

Le rôle des terres rares lourdes Dy au lieu de Nd

Améliore considérablement la force coercitive de l'aimant

Le champ d'anisotropie HA du composé Dy 2Fe14B est environ 2.14 fois plus élevé que celui de Nd2Fe14B, donc le remplacement de Nd par une petite quantité de Dy peut considérablement améliorer la force coercitive Hcj de l'aimant. Théoriquement, pour chaque 1% (fraction atomique) de Dy pour remplacer Nd, la force coercitive Hcj de l'aimant peut être augmentée de 11.4 kA / m, mais l'augmentation de la force coercitive Hcj dans les applications pratiques est liée à l'existence d'autres Composants.

  1. Diminuer la polarisation magnétique Js de l'aimant, réduisant ainsi la rémanence Br et le produit d'énergie magnétique maximum (BH) m

Théoriquement, pour chaque 1% (fraction atomique) de Dy au lieu de Nd, la polarisation magnétique Js de l'aimant diminue de 90mT.

  1. Réduire le coefficient de température de la rémanence de l'aimant Br et du produit d'énergie magnétique maximum (BH) m

Il convient de noter que l'ajout de l'élément de terre rare lourd Dy augmentera considérablement le coût de la matière première des aimants permanents frittés en NdFeB, de sorte que la relation entre le coût et les performances de l'aimant doit être considérée de manière exhaustive.

Le rôle du métal lourd des terres rares Tb au lieu du Nd

L'ajout de Tb pour remplacer le Nd dans les aimants frittés au néodyme fer bore a le même effet que le remplacement de Nd par Dy, mais le champ anisotrope HA de Tb 2Fe14B est plus élevé, de sorte que la coercivité de l'aimant permanent peut être améliorée plus efficacement. Cependant, Tb a moins de réserves à Dare que Dy et a un prix plus élevé.

Le rôle du métal Gd et du métal Ho dans le remplacement du Nd

Gd a les plus fortes réserves en métaux lourds des terres rares, et Gd peut également former des composés Gd2Fe14B. La force de polarisation magnétique Js et le champ anisotrope HA des composés sont significativement plus faibles, mais la température de Curie Tc est la plus élevée. En raison des réserves élevées et du faible prix du Gd, certains fabricants ajoutent du Gd sous forme d'alliage samarium-fer pour remplacer partiellement le Nd afin de produire du Nd-Fe-B fritté à faible coût. Cependant, son utilisation pratique de Gd au lieu de Nd est un gaspillage. Une fois que Gd aura des utilisations plus importantes à l'avenir, il se révélera une perte irréparable. Utiliser Ho au lieu de Nd a le même effet et le même problème.

Le rôle des terres rares légères La, Ce, Pr dans le remplacement du Nd

Les éléments légers de terres rares ont des réserves abondantes et sont relativement peu coûteux. Le développement de terres rares légères pour la fabrication de matériaux frittés au néodyme et au bore mérite d'être encouragé.

Les métaux La, Fe, B sont relativement difficiles à former La2Fe14B, la température est très étroite, mais une fois formés en dessous de 860 ° C est stable. Le Nd représente 65% à 75% du coût du néodyme fer-bore fritté. À ce stade, le coût de La est d'environ un dixième de celui de Nd. L'utilisation de La pour remplacer le Nd peut réduire les coûts et promouvoir l'utilisation complète des ressources en terres rares. Avec l'augmentation de la teneur en La, la polarisation magnétique Js, la rémanence Br, la force coercitive Hcj et le produit d'énergie magnétique maximum (BH) m diminueront. La est un atome non magnétique. En raison de la dilution magnétique, le (BH) m diminue. Diminue beaucoup plus vite que Br.

Ce2Fe14B a une faible stabilité et est plus difficile à former. Lorsque la teneur en Ce augmente, diverses propriétés magnétiques diminuent. Dans le même temps, l'ajout de Ce réduira la température de Curie et la stabilité de température de l'aimant.

Le composé Pr2Fe14B a plusieurs conditions de base qui peuvent être utilisées comme matériau d'aimant permanent, et de bonnes propriétés magnétiques peuvent être obtenues par frittage à environ 1060 ° C.L'utilisation du métal (PrNd) -Fe comme matière première peut produire des aimants permanents frittés NdFeB avec une bonne Propriétés magnétiques. Il convient de noter que Pr est plus facile à oxyder que Nd et que certains matériaux qui nécessitent une stabilité élevée doivent contrôler de manière appropriée la quantité de Pr.

Le rôle des autres métaux dans le remplacement du Fe

Le matériau magnétique permanent fritté NdFeB a une faible coercivité et une faible température de Curie, une mauvaise stabilité en température, une faible température de fonctionnement (environ 80 ° C) et une mauvaise résistance à la corrosion, ce qui limite son application. Pour cette raison, les gens Les effets de divers éléments sur les matériaux des aimants permanents NdFeB ont été largement étudiés.

  1. Effet du remplacement partiel du Fe par le cobalt sur le NdFeB fritté

Lorsque la teneur en Co augmente, la température de Curie de l'alliage augmente linéairement et le coefficient de température réversible α de l'induction magnétique diminue de manière significative. Lorsque la teneur en Co est inférieure à 5% (fraction atomique), (BH) m et Br diminuent à peine; lorsque la teneur en Co est supérieure à 30%, divers paramètres de performances magnétiques sont considérablement réduits. La teneur en Co ajouté est inférieure à 10%, ce qui est très avantageux. Il augmente non seulement la température de Curie de l'alliage, mais maintient également des propriétés magnétiques élevées. Dans le même temps, le coefficient de température de l'induction magnétique est également amélioré.

  1. Al remplace partiellement Fe

Les résultats des recherches des chercheurs montrent que l'ajout d'une petite quantité d'aluminium Al peut considérablement améliorer la coercivité du matériau ternaire Nd-Fe-B. Les résultats de la recherche indiquent que sur la base de matériaux d'aimants permanents Nd-Fe-Co-B, l'ajout d'Al peut compenser la réduction de la force coercitive causée par l'ajout de Co. Par conséquent, Nd-Fe-Co-Al- Alliage B.

  1. Effet du Cu remplaçant partiellement les paires de Fe

L'étude a révélé que l'ajout d'une petite quantité de cuivre Cu aux systèmes (Nd, Dy) -Fe-B et (Nd, Dy) - (Fe, Co) -B peut augmenter considérablement sa force coercitive, tandis que Br diminue à peine. , Qui peut produire des aimants permanents à haute Hcj et haute (BH) m.

  1. Effet d'autres éléments remplaçant partiellement les paires Fe

L'ajout d'une petite quantité de niobium Nb ou de zirconium Zr pour remplacer un peu de fer sur la base d'un alliage ternaire Nd-Fe-B peut effectivement améliorer le Hcj et l'équerrage Hk de l'alliage, mais le Br est très peu réduit et le flux magnétique de l'alliage ne peut pas être réduit. perte. Les résultats expérimentaux montrent que la teneur la plus élevée en niobium Nb dans l'alliage Nd-Fe-B est de 3% (fraction atomique). L'ajout de Nb excessif entraînera une diminution rapide de la coercivité de l'alliage et rendra le Nd2Fe14B instable.

L'ajout de gallium et de Ga peut augmenter considérablement la coercivité de l'alliage et réduire le champ magnétique irréversible hirr. Dans les alliages Nd-Fe-Co-B, lorsque la teneur en Co augmente, le Hcj de l'alliage diminue, mais dans le cas de l'ajout de Ga Next, le phénomène de force coercitive accrue est apparu. On s'attend à ce que des matériaux à aimant permanent Nd-Fe-B avec un point de Curie élevé et un Hcj élevé puissent être préparés dans des alliages ajoutés au Ga

L'addition de composé de gallium Ga et de niobium Nb peut améliorer considérablement la stabilité thermique de l'alliage