Il ruolo del samario e di altri elementi nel NdFeB sinterizzato

Il boro ferro al neodimio sinterizzato, come suggerisce il nome, è un materiale in lega costituito da Nd2Fe14B, un composto costituito da tre elementi: neodimio Nd, ferro Fe e boro B. Ma il ferro boro al neodimio sinterizzato non è una singola fase. .1Fe4B4) e fase ricca di Nd (nota anche come fase ricca di terre rare), di cui la fase Nd2Fe14B è la fase principale o termine di base.

La maggior parte degli elementi delle terre rare (RE) forma i composti RE 2Fe14B, che sono le fasi di base dei magneti permanenti della serie ferro-boro delle terre rare sinterizzate, che rappresentano il 96% -98% dei magneti permanenti della serie ferro-boro delle terre rare sinterizzate. Tutti i composti RE2Fe14B hanno la stessa struttura cristallina, ma le loro proprietà magnetiche sono molto diverse. Vale a dire, l'aggiunta di altri elementi delle terre rare al boro ferro al neodimio sinterizzato invece del neodimio può modificare alcune proprietà del magnete.

Il ruolo del metallo pesante delle terre rare Dy invece di Nd

Migliora notevolmente la forza coercitiva del magnete

Il campo di anisotropia HA del composto Dy 2Fe14B è circa 2.14 volte superiore a quello di Nd2Fe14B, quindi sostituire Nd con una piccola quantità di Dy può migliorare significativamente la forza coercitiva Hcj del magnete. Teoricamente, per ogni 1% (frazione atomica) di Dy per sostituire Nd, la forza coercitiva Hcj del magnete può essere aumentata di 11.4kA / m, ma l'aumento della forza coercitiva Hcj nelle applicazioni pratiche è correlato all'esistenza di altri componenti.

  1. Diminuire la polarizzazione magnetica Js del magnete, riducendo così la rimanenza Br e il prodotto massimo di energia magnetica (BH) m

Teoricamente, per ogni 1% (frazione atomica) di Dy invece di Nd, la polarizzazione magnetica Js del magnete diminuisce di 90mT.

  1. Ridurre il coefficiente di temperatura della rimanenza del magnete Br e il prodotto massimo di energia magnetica (BH) m

Va notato che l'aggiunta dell'elemento pesante delle terre rare Dy aumenterà significativamente il costo della materia prima dei magneti permanenti NdFeB sinterizzati, quindi la relazione tra costo e prestazioni del magnete deve essere considerata in modo completo.

Il ruolo del metallo pesante delle terre rare Tb invece di Nd

L'aggiunta di Tb per sostituire Nd nei magneti al neodimio ferro boro sinterizzati ha lo stesso effetto della sostituzione di Nd con Dy, ma il campo anisotropico HA di Tb 2Fe14B è più alto, quindi la coercitività del magnete permanente può essere migliorata più efficacemente. Tuttavia, Tb ha meno riserve in Dare rispetto a Dy e ha un prezzo più alto.

Il ruolo di Metal Gd e Metal Ho nel sostituire Nd

Gd ha le riserve più elevate di metalli pesanti delle terre rare e Gd può anche formare composti Gd2Fe14B. La forza di polarizzazione magnetica Js e il campo anisotropo HA dei composti sono significativamente inferiori, ma la temperatura di Curie Tc è la più alta. A causa delle alte riserve e del basso prezzo di Gd, alcuni produttori aggiungono Gd sotto forma di lega samario-ferro per sostituire parzialmente Nd per produrre Nd-Fe-B sinterizzato a basso costo. Tuttavia, il suo uso pratico di Gd invece di Nd è uno spreco. Una volta scoperto che Do avrà usi più importanti in futuro, si scoprirà che sarà una perdita irreparabile. L'uso di Ho invece di Nd ha lo stesso effetto e problema.

Il ruolo dei metalli leggeri delle terre rare La, Ce, Pr nella sostituzione di Nd

Gli elementi leggeri delle terre rare hanno abbondanti riserve e sono relativamente economici. Vale la pena incoraggiare lo sviluppo di metalli leggeri delle terre rare per la produzione di materiali sinterizzati al neodimio ferro boro.

I metalli La, Fe, B sono relativamente difficili da formare La2Fe14B, la temperatura è molto stretta, ma una volta formati sotto gli 860 ° C è stabile. Nd rappresenta il 65% -75% del costo del boro ferro al neodimio sinterizzato. In questa fase, il costo di La è circa un decimo di quello di Nd. Usare La per sostituire Nd può ridurre i costi e promuovere l'utilizzo completo delle risorse delle terre rare. Con l'aumento del contenuto di La, la polarizzazione magnetica Js, la rimanenza Br, la forza coercitiva Hcj e il prodotto massimo di energia magnetica (BH) m diminuiranno. La è un atomo non magnetico. A causa della diluizione magnetica, il (BH) m diminuisce. Diminuisci molto più velocemente di Br.

Ce2Fe14B ha una scarsa stabilità ed è più difficile da formare. All'aumentare del contenuto di Ce, varie proprietà magnetiche diminuiscono. Allo stesso tempo, l'aggiunta di Ce ridurrà la temperatura di Curie e la stabilità della temperatura del magnete.

Il composto Pr2Fe14B ha diverse condizioni di base che possono essere utilizzate come materiale magnetico permanente e buone proprietà magnetiche possono essere ottenute mediante sinterizzazione a circa 1060 ° C.Utilizzando il metallo (PrNd) -Fe come materia prima è possibile produrre magneti permanenti NdFeB sinterizzati con buoni proprietà magnetiche. Va notato che Pr è più facile da ossidare rispetto a Nd e alcuni materiali che richiedono un'elevata stabilità dovrebbero controllare adeguatamente la quantità di Pr.

Il ruolo di altri metalli nella sostituzione del Fe

Il materiale magnetico permanente NdFeB sinterizzato ha bassa coercitività e temperatura di Curie, scarsa stabilità della temperatura, bassa temperatura di esercizio (circa 80 ° C) e scarsa resistenza alla corrosione, che ne limita l'applicazione. Per questo motivo, le persone Gli effetti di vari elementi sui materiali magnetici permanenti NdFeB sono stati ampiamente studiati.

  1. Effetto della sostituzione parziale di Fe con cobalto su NdFeB sinterizzato

All'aumentare del contenuto di Co, la temperatura di Curie della lega aumenta linearmente e il coefficiente di temperatura reversibile α dell'induzione magnetica diminuisce in modo significativo. Quando il contenuto di Co è inferiore al 5% (frazione atomica), (BH) me Br difficilmente diminuiscono; quando il contenuto di Co è maggiore del 30%, vari parametri di prestazione magnetica sono significativamente ridotti. Il contenuto di Co aggiunto è inferiore al 10%, il che è molto vantaggioso. Non solo aumenta la temperatura di Curie della lega, ma mantiene anche elevate proprietà magnetiche. Allo stesso tempo, viene migliorato anche il coefficiente di temperatura dell'induzione magnetica.

  1. Al sostituisce parzialmente Fe

I risultati della ricerca degli studiosi mostrano che l'aggiunta di una piccola quantità di alluminio Al può migliorare significativamente la coercività del materiale ternario Nd-Fe-B. I risultati della ricerca indicano che sulla base dei materiali magnetici permanenti Nd-Fe-Co-B, l'aggiunta di Al può compensare la riduzione della forza coercitiva causata dall'aggiunta di Co. Pertanto, Nd-Fe-Co-Al- Lega B.

  1. Effetto del Cu che sostituisce parzialmente le coppie di Fe

Lo studio ha scoperto che l'aggiunta di una piccola quantità di rame Cu ai sistemi (Nd, Dy) -Fe-B e (Nd, Dy) - (Fe, Co) -B può aumentare significativamente la sua forza coercitiva, mentre Br difficilmente diminuisce. , Che può produrre magneti permanenti ad alto Hcj e alto (BH) m.

  1. Effetto di altri elementi che sostituiscono parzialmente le coppie di Fe

L'aggiunta di una piccola quantità di niobio Nb o zirconio Zr per sostituire un po 'di ferro sulla base della lega ternaria Nd-Fe-B può effettivamente migliorare l'Hcj e l'ortogonalità Hk della lega, ma il Br è ridotto molto poco e il flusso magnetico di la lega non può essere ridotta. perdita. I risultati sperimentali mostrano che il più alto contenuto di Nb di niobio nella lega Nd-Fe-B è del 3% (frazione atomica). L'aggiunta di Nb eccessivo farà diminuire rapidamente la coercitività della lega e renderà instabile Nd2Fe14B.

L'aggiunta di gallio e Ga può aumentare significativamente la coercitività della lega e ridurre il campo magnetico irreversibile hirr. Nelle leghe Nd-Fe-Co-B, all'aumentare del contenuto di Co, l'Hcj della lega diminuisce, ma nel caso dell'aggiunta di Ga Next è apparso il fenomeno dell'aumento della forza coercitiva. Si prevede che i materiali a magneti permanenti Nd-Fe-B con alto punto di Curie e alto Hcj possano essere preparati in leghe con aggiunta di Ga

L'aggiunta di un composto di gallio Ga e niobio Nb può migliorare notevolmente la stabilità della temperatura della lega