Роль самария и других элементов в спеченном NdFeB

Спеченный неодим железо-бор, как следует из названия, представляет собой сплав, состоящий из Nd2Fe14B, соединения, состоящего из трех элементов: неодима Nd, железа Fe и бора B. Но спеченный неодим железо-бор не является однофазным. .1Fe4B4) и фаза, богатая Nd (также известная как фаза, богатая редкоземельными элементами), из которых фаза Nd2Fe14B является основной фазой или основным термином.

Большинство редкоземельных элементов (РЗЭ) образуют соединения RE 2Fe14B, которые являются основными фазами спеченных редкоземельных постоянных магнитов серии железо-бор, составляющих 96% -98% спеченных постоянных магнитов серии редкоземельное железо-бор. Все соединения RE2Fe14B имеют одинаковую кристаллическую структуру, но их магнитные свойства сильно различаются. Другими словами, добавление других редкоземельных элементов в спеченный неодим, железо, бор вместо неодима может изменить некоторые свойства магнита.

Роль тяжелого редкоземельного металла Dy вместо Nd

Значительно улучшить коэрцитивную силу магнита

Поле анизотропии HA соединения Dy 2Fe14B примерно в 2.14 раза выше, чем у Nd2Fe14B, поэтому замена Nd небольшим количеством Dy может значительно улучшить коэрцитивную силу Hcj магнита. Теоретически на каждый 1% (атомная доля) Dy для замены Nd коэрцитивная сила Hcj магнита может быть увеличена на 11.4 кА / м, но увеличение коэрцитивной силы Hcj в практических приложениях связано с существованием других составные части.

  1. Уменьшите магнитную поляризацию Js магнита, тем самым уменьшив остаточную намагниченность Br и максимальное произведение магнитной энергии (BH) m

Теоретически на каждый 1% (атомная доля) Dy вместо Nd магнитная поляризация Js магнита уменьшается на 90 мТл.

  1. Уменьшить температурный коэффициент магнитной остаточной магнитной индукции Br и произведение максимальной магнитной энергии (BH) m

Следует отметить, что добавление тяжелого редкоземельного элемента Dy значительно увеличит стоимость сырья для спеченных постоянных магнитов NdFeB, поэтому необходимо всесторонне рассмотреть взаимосвязь между стоимостью и характеристиками магнита.

Роль тяжелого редкоземельного металла Tb вместо Nd

Добавление Tb для замены Nd в спеченных неодимовых железо-борных магнитах имеет тот же эффект, что и замена Nd на Dy, но анизотропное поле HA Tb 2Fe14B выше, поэтому коэрцитивная сила постоянного магнита может быть улучшена более эффективно. Однако у Tb меньше запасов в Dare, чем у Dy, и у него более высокая цена.

Роль металла Gd и металла Ho в замещении Nd

Gd имеет самые высокие запасы тяжелых редкоземельных металлов, и Gd также может образовывать соединения Gd2Fe14B. Напряженность магнитной поляризации Js и анизотропное поле HA соединений значительно ниже, но температура Кюри Tc является максимальной. Из-за высоких запасов и низкой цены Gd некоторые производители добавляют Gd в виде сплава самария с железом для частичной замены Nd для производства недорогого спеченного Nd-Fe-B. Однако его практическое использование Gd вместо Nd является пустой тратой. Как только будет обнаружено, что Б-г имеет более важное применение в будущем, это станет невосполнимой утратой. Использование Ho вместо Nd имеет тот же эффект и проблему.

Роль легких редкоземельных металлов La, Ce, Pr в замещении Nd

Легкие редкоземельные элементы обладают большими запасами и относительно недороги. Заслуживает поддержки разработка легких редкоземельных металлов для производства спеченных неодимовых железо-борных материалов.

La, Fe, B металлы относительно трудно образовывать La2Fe14B, температура очень мала, но после образования ниже 860 ° C он стабилен. На Nd приходится 65–75% стоимости спеченного неодима, железа и бора. На данном этапе стоимость La составляет примерно одну десятую от стоимости Nd. Использование La вместо Nd может снизить затраты и способствовать всестороннему использованию ресурсов редкоземельных элементов. С увеличением содержания La магнитная поляризация Js, остаточная намагниченность Br, коэрцитивная сила Hcj и максимальное произведение магнитной энергии (BH) m будут уменьшаться. La - немагнитный атом. Из-за магнитного разбавления (BH) m уменьшается. Уменьшаются намного быстрее, чем Br.

Ce2Fe14B имеет плохую стабильность и его труднее сформировать. С увеличением содержания Се различные магнитные свойства снижаются. В то же время добавление Ce снизит температуру Кюри и температурную стабильность магнита.

Соединение Pr2Fe14B имеет несколько основных условий, которые можно использовать в качестве материала постоянного магнита, и хорошие магнитные свойства могут быть получены спеканием при температуре около 1060 ° C.Использование металла (PrNd) -Fe в качестве исходного материала позволяет производить спеченные постоянные магниты NdFeB с хорошими характеристиками. магнитные свойства. Следует отметить, что Pr окисляется легче, чем Nd, и некоторые материалы, требующие высокой стабильности, должны соответствующим образом контролировать количество Pr.

Роль других металлов в замещении Fe

Спеченный постоянный магнит NdFeB имеет низкую коэрцитивную силу и температуру Кюри, плохую температурную стабильность, низкую рабочую температуру (около 80 ° C) и плохую коррозионную стойкость, что ограничивает его применение. По этой причине люди Влияние различных элементов на материалы постоянных магнитов NdFeB было тщательно изучено.

  1. Влияние частичного замещения Fe кобальтом на спеченный NdFeB

По мере увеличения содержания Co температура Кюри сплава линейно увеличивается, а обратимый температурный коэффициент магнитной индукции α значительно уменьшается. Когда содержание Co меньше 5% (атомная доля), (BH) m и Br почти не уменьшаются; когда содержание Co превышает 30%, различные параметры магнитных характеристик значительно снижаются. Добавленное содержание Co составляет менее 10%, что очень полезно. Он не только увеличивает температуру Кюри сплава, но и сохраняет высокие магнитные свойства. В то же время, температурный коэффициент магнитной индукции также улучшается.

  1. Al частично замещает Fe

Результаты исследований ученых показывают, что добавление небольшого количества алюминия Al может значительно улучшить коэрцитивную силу тройного материала Nd-Fe-B. Результаты исследования показывают, что на основе материалов постоянного магнита Nd-Fe-Co-B добавление Al может компенсировать снижение коэрцитивной силы, вызванное добавлением Co. Следовательно, Nd-Fe-Co-Al- Сплав B.

  1. Влияние Cu на частичное замещение пар Fe

Исследование показало, что добавление небольшого количества меди Cu в системы (Nd, Dy) -Fe-B и (Nd, Dy) - (Fe, Co) -B может значительно увеличить его коэрцитивную силу, в то время как Br практически не уменьшается. , Который может производить постоянные магниты с высоким Hcj и высоким (BH) m.

  1. Влияние других элементов, частично замещающих пары Fe

Добавление небольшого количества ниобия Nb или циркония Zr для замены некоторого количества железа на основе тройного сплава Nd-Fe-B может эффективно улучшить Hcj и прямоугольность Hk сплава, но Br уменьшается очень мало, а магнитный поток сплав не восстанавливается. потеря. Результаты экспериментов показывают, что максимальное содержание ниобия Nb в сплаве Nd-Fe-B составляет 3% (атомная доля). Добавление чрезмерного количества Nb приведет к быстрому снижению коэрцитивной силы сплава и сделает Nd2Fe14B нестабильным.

Добавление галлия и Ga может значительно увеличить коэрцитивную силу сплава и уменьшить необратимое магнитное поле hirr. В сплавах Nd-Fe-Co-B по мере увеличения содержания Co в сплаве Hcj уменьшается, но в случае добавления Ga Next появилось явление повышенной коэрцитивной силы. Ожидается, что материалы постоянных магнитов Nd-Fe-B с высокой точкой Кюри и высоким Hcj могут быть получены в сплавах с добавлением Ga.

Сложная добавка галлия Ga и ниобия Nb может значительно улучшить температурную стабильность сплава.