O papel do samário e outros elementos no NdFeB sinterizado

Neodímio ferro boro sinterizado, como o nome sugere, é um material de liga que consiste em Nd2Fe14B, um composto que consiste em três elementos: neodímio Nd, ferro Fe e boro B. Mas o boro neodímio ferro sinterizado não é uma fase única. Fase .1Fe4B4) e fase rica em Nd (também conhecida como fase rica em terras raras), da qual a fase Nd2Fe14B é a fase principal ou termo básico.

A maioria dos elementos de terras raras (RE) formam compostos RE 2Fe14B, que são as fases básicas dos materiais de ímã permanente da série ferro-boro de terras raras sinterizadas, respondendo por 96% -98% dos ímãs permanentes da série ferro-boro sinterizado de terras raras. Todos os compostos RE2Fe14B têm a mesma estrutura cristalina, mas suas propriedades magnéticas são muito diferentes. Ou seja, adicionar outros elementos de terras raras ao neodímio, ferro e boro sinterizado, em vez de neodímio, pode alterar algumas propriedades do ímã.

O papel do metal pesado de terras raras Dy em vez de Nd

Melhorar significativamente a força coercitiva do ímã

O campo de anisotropia HA do composto Dy 2Fe14B é cerca de 2.14 vezes maior do que o de Nd2Fe14B, portanto, substituir Nd por uma pequena quantidade de Dy pode melhorar significativamente a força coercitiva Hcj do ímã. Teoricamente, para cada 1% (fração atômica) de Dy para substituir Nd, a força coercitiva Hcj do ímã pode ser aumentada em 11.4kA / m, mas o aumento da força coercitiva Hcj em aplicações práticas está relacionado à existência de outras componentes.

  1. Diminui a polarização magnética Js do ímã, reduzindo assim a remanência Br e o produto de energia magnética máxima (BH) m

Teoricamente, para cada 1% (fração atômica) de Dy em vez de Nd, a polarização magnética Js do ímã diminui em 90mT.

  1. Reduzir o coeficiente de temperatura de remanência do ímã Br e o produto de energia magnética máxima (BH) m

Deve-se notar que a adição do elemento de terras raras pesadas Dy aumentará significativamente o custo da matéria-prima de ímãs permanentes NdFeB sinterizados, portanto, a relação entre o custo e o desempenho do ímã deve ser considerada de forma abrangente.

O papel do metal pesado de terras raras Tb em vez de Nd

Adicionar Tb para substituir Nd em ímãs de neodímio ferro boro sinterizado tem o mesmo efeito que a substituição de Nd por Dy, mas o campo anisotrópico HA de Tb 2Fe14B é maior, de modo que a coercividade do ímã permanente pode ser melhorada de forma mais eficaz. No entanto, Tb tem menos reservas em Dare do que Dy e tem um preço mais alto.

O papel do metal Gd e do metal Ho na substituição do Nd

Gd tem as maiores reservas de metais pesados ​​de terras raras, e Gd também pode formar compostos Gd2Fe14B. A força de polarização magnética Js e o campo anisotrópico HA dos compostos são significativamente mais baixos, mas a temperatura de Curie Tc é a mais alta. Devido às altas reservas e ao baixo preço do Gd, alguns fabricantes adicionam o Gd na forma de liga de samário-ferro para substituir parcialmente o Nd para produzir Nd-Fe-B sinterizado de baixo custo. No entanto, seu uso prático de D'us em vez de Nd é um desperdício. Uma vez que se descubra que D'us tem usos mais importantes no futuro, será uma perda irreparável. Usar Ho em vez de Nd tem o mesmo efeito e problema.

O papel dos metais de terras raras leves La, Ce, Pr na substituição de Nd

Os elementos de terras raras leves têm reservas abundantes e são relativamente baratos. O desenvolvimento de metais leves de terras raras para a fabricação de materiais sinterizados de neodímio, ferro, boro, vale a pena encorajar.

Os metais La, Fe, B são relativamente difíceis de formar La2Fe14B, a temperatura é muito estreita, mas uma vez formado abaixo de 860 ° C é estável. O Nd responde por 65% -75% do custo do neodímio, ferro, boro sinterizado. Nesta fase, o custo de La é cerca de um décimo do de Nd. O uso de La para substituir o Nd pode reduzir custos e promover a utilização abrangente dos recursos de terras raras. Com o aumento do conteúdo de La, a polarização magnética Js, a remanência Br, a força coercitiva Hcj e o produto de energia magnética máxima (BH) m diminuirão. La é um átomo não magnético. Devido à diluição magnética, o (BH) m diminui. Diminuir muito mais rápido do que Br.

Ce2Fe14B tem baixa estabilidade e é mais difícil de formar. Conforme o conteúdo de Ce aumenta, várias propriedades magnéticas diminuem. Ao mesmo tempo, a adição de Ce reduzirá a temperatura de Curie e a estabilidade de temperatura do ímã.

O composto Pr2Fe14B tem várias condições básicas que podem ser usadas como um material de ímã permanente, e boas propriedades magnéticas podem ser obtidas por sinterização a cerca de 1060 ° C. Usar o metal (PrNd) -Fe como matéria-prima pode produzir ímãs permanentes NdFeB sinterizados com bom Propriedades magneticas. Deve-se notar que Pr é mais fácil de oxidar do que Nd, e alguns materiais que requerem alta estabilidade devem controlar adequadamente a quantidade de Pr.

O papel de outros metais na substituição do Fe

O material magnético permanente NdFeB sinterizado tem baixa coercividade e temperatura de Curie, baixa estabilidade de temperatura, baixa temperatura de operação (cerca de 80 ° C) e baixa resistência à corrosão, o que limita sua aplicação. Por esta razão, as pessoas Os efeitos de vários elementos em materiais de ímã permanente NdFeB foram amplamente estudados.

  1. Efeito da substituição parcial de Fe por cobalto no NdFeB sinterizado

À medida que o teor de Co aumenta, a temperatura de Curie da liga aumenta linearmente e o coeficiente de temperatura reversível α da indução magnética diminui significativamente. Quando o teor de Co é inferior a 5% (fração atômica), (BH) m e Br dificilmente diminuem; quando o conteúdo de Co é maior que 30%, vários parâmetros de desempenho magnético são significativamente reduzidos. O teor de Co adicionado é inferior a 10%, o que é muito benéfico. Não só aumenta a temperatura de Curie da liga, mas também mantém altas propriedades magnéticas. Ao mesmo tempo, o coeficiente de temperatura da indução magnética também é melhorado.

  1. Al substitui parcialmente Fe

Os resultados da pesquisa dos estudiosos mostram que a adição de uma pequena quantidade de alumínio Al pode melhorar significativamente a coercividade do material ternário Nd-Fe-B. Os resultados da pesquisa indicam que, com base nos materiais de ímã permanente Nd-Fe-Co-B, a adição de Al pode compensar a redução da força coercitiva causada pela adição de Co. Portanto, Nd-Fe-Co-Al- Liga B.

  1. Efeito do Cu substituindo parcialmente os pares de Fe

O estudo descobriu que adicionar uma pequena quantidade de cobre Cu aos sistemas (Nd, Dy) -Fe-B e (Nd, Dy) - (Fe, Co) -B pode aumentar significativamente sua força coercitiva, enquanto o Br dificilmente diminui. , Que podem produzir ímãs permanentes de alto Hcj e alto (BH) m.

  1. Efeito de outros elementos substituindo parcialmente pares de Fe

Adicionar uma pequena quantidade de nióbio Nb ou zircônio Zr para substituir algum ferro com base na liga ternária Nd-Fe-B pode efetivamente melhorar o Hcj e a quadratura Hk da liga, mas o Br é reduzido muito pouco, e o fluxo magnético de a liga não pode ser reduzida. perda. Os resultados experimentais mostram que o maior teor de Nb de nióbio na liga Nd-Fe-B é de 3% (fração atômica). Adicionar Nb excessivo fará com que a coercividade da liga diminua rapidamente e tornará o Nd2Fe14B instável.

A adição de gálio e Ga pode aumentar significativamente a coercividade da liga e reduzir o campo magnético irreversível hirr. Nas ligas Nd-Fe-Co-B, à medida que o teor de Co aumenta, o Hcj da liga diminui, mas no caso da adição de Ga Next, surge o fenômeno do aumento da força coercitiva. Espera-se que materiais de ímã permanente Nd-Fe-B com alto ponto Curie e alto Hcj possam ser preparados em ligas com adição de Ga

A adição de compostos de gálio Ga e nióbio Nb pode melhorar significativamente a estabilidade de temperatura da liga