Samaryum ve diğer elementlerin sinterlenmiş NdFeB'deki rolü

Sinterlenmiş neodimyum demir bor, adından da anlaşılacağı gibi, üç elementten oluşan bir bileşik olan Nd2Fe14B'den oluşan bir alaşım malzemesidir: neodim Nd, demir Fe ve bor B. Ancak sinterlenmiş neodimyum demir bor tek bir faz değildir. .1Fe4B4 fazı) ve Nd-zengin faz (nadir toprak açısından zengin faz olarak da bilinir), bunların Nd2Fe14B fazı ana faz veya temel terimdir.

En nadir toprak elementleri (RE), sinterlenmiş nadir toprak demir-bor serisi kalıcı mıknatısların% 2 -% 14'ini oluşturan, sinterlenmiş nadir toprak demir-bor serisi kalıcı mıknatıs malzemelerin temel fazları olan RE 96Fe98B bileşiklerini oluşturur. Tüm RE2Fe14B bileşikleri aynı kristal yapıya sahiptir, ancak manyetik özellikleri çok farklıdır. Yani, neodim yerine sinterlenmiş neodim demir boruna diğer nadir toprak elementlerinin eklenmesi, mıknatısın bazı özelliklerini değiştirebilir.

Nd yerine ağır nadir toprak metal Dy'nin rolü

Mıknatısın zorlayıcı gücünü önemli ölçüde geliştirin

Dy 2Fe14B bileşiğinin anizotropi alanı HA, Nd2.14Fe2B'ninkinden yaklaşık 14 kat daha yüksektir, bu nedenle Nd'nin küçük bir Dy miktarı ile değiştirilmesi, mıknatısın zorlayıcı kuvvetini Hcj'yi önemli ölçüde geliştirebilir. Teorik olarak, Dy'nin Nd'nin yerini alacak her% 1'lik (atomik fraksiyonu) için, mıknatısın zorlayıcı kuvveti Hcj 11.4kA / m artırılabilir, ancak pratik uygulamalarda zorlayıcı kuvvet Hcj'nin artışı diğer bileşenleri.

  1. Mıknatısın manyetik polarizasyonunu Js azaltın, böylece artık Br ve maksimum manyetik enerji ürününü (BH) m azaltın.

Teorik olarak, Nd yerine Dy'nin her% 1'i (atomik fraksiyon) için, mıknatısın manyetik polarizasyon Js'si 90mT azalır.

  1. Mıknatıs kalıntısı Br sıcaklık katsayısını ve maksimum manyetik enerji ürününü (BH) m azaltın

Ağır nadir toprak elementi Dy eklenmesinin, sinterlenmiş NdFeB kalıcı mıknatısların hammadde maliyetini önemli ölçüde artıracağına dikkat edilmelidir, bu nedenle maliyet ve mıknatıs performansı arasındaki ilişkinin kapsamlı bir şekilde dikkate alınması gerekir.

Nd yerine ağır nadir toprak metal Tb'nin rolü

Sinterlenmiş neodimyum demir bor mıknatıslarda Nd'nin yerine Tb eklemek, Nd'nin Dy ile değiştirilmesiyle aynı etkiye sahiptir, ancak Tb 2Fe14B'nin anizotropik HA alanı daha yüksektir, bu nedenle kalıcı mıknatısın zorlayıcılığı daha etkili bir şekilde geliştirilebilir. Bununla birlikte, Tb'nin Dare'de Dy'den daha az rezervi vardır ve fiyatı daha yüksektir.

Metal Gd ve Metal Ho'nun Nd'yi Değiştirmedeki Rolü

Gd, ağır nadir toprak metallerinde en yüksek rezervlere sahiptir ve Gd ayrıca Gd2Fe14B bileşikleri oluşturabilir. Bileşiklerin manyetik polarizasyon kuvveti Js ve anizotropik alan HA önemli ölçüde daha düşüktür, ancak Curie sıcaklığı Tc en yüksektir. Yüksek rezervler ve düşük Gd fiyatı nedeniyle, bazı üreticiler, düşük maliyetli sinterlenmiş Nd-Fe-B üretmek için kısmen Nd'nin yerine geçmek üzere samaryum-demir alaşımı şeklinde Gd'yi ekler. Bununla birlikte, Nd yerine Gd'nin pratik kullanımı bir israftır. GD'nin gelecekte daha önemli kullanımlara sahip olduğu tespit edildiğinde, telafi edilemez bir kayıp olarak görülecektir. Nd yerine Ho kullanmak aynı etkiye ve soruna sahiptir.

Nd'nin yerini almada hafif nadir toprak metalleri La, Ce, Pr'nin rolü

Hafif nadir toprak elementleri bol rezervlere sahiptir ve nispeten ucuzdur. Sinterlenmiş neodimyum demir bor malzemelerinin üretimi için hafif nadir toprak metallerinin geliştirilmesi cesaret vermeye değer.

La, Fe, B metallerinin La2Fe14B'yi oluşturmak nispeten zordur, sıcaklık çok dardır, ancak 860 ° C'nin altında oluştuktan sonra stabildir. Nd, sinterlenmiş neodimyum demir bor maliyetinin% 65-75'ini oluşturur. Bu aşamada, La'nın maliyeti Nd'nin yaklaşık onda biridir. Nd'yi değiştirmek için La'yı kullanmak, maliyetleri azaltabilir ve nadir toprak kaynaklarının kapsamlı kullanımını teşvik edebilir. La içeriğinin artmasıyla, manyetik polarizasyon Js, artık Br, zorlayıcı kuvvet Hcj ve maksimum manyetik enerji ürünü (BH) m azalacaktır. La, manyetik olmayan bir atomdur. Manyetik seyreltme nedeniyle, (BH) m azalır. Br'den çok daha hızlı azalır.

Ce2Fe14B'nin kararlılığı zayıftır ve oluşturulması daha zordur. Ce içeriği arttıkça çeşitli manyetik özellikler azalır. Aynı zamanda, Ce ilavesi, mıknatısın Curie sıcaklığını ve sıcaklık kararlılığını azaltacaktır.

Pr2Fe14B bileşiği, kalıcı bir mıknatıs malzemesi olarak kullanılabilen birkaç temel koşula sahiptir ve yaklaşık 1060 ° C'de sinterlenerek iyi manyetik özellikler elde edilebilir. manyetik özellikler. Pr'nin oksitlenmesinin Nd'den daha kolay olduğu ve yüksek stabilite gerektiren bazı malzemelerin Pr miktarını uygun şekilde kontrol etmesi gerektiği unutulmamalıdır.

Diğer metallerin Fe'nin yerini almasındaki rolü

Sinterlenmiş NdFeB kalıcı manyetik malzeme düşük zorlayıcılığa ve Curie sıcaklığına, zayıf sıcaklık kararlılığına, düşük çalışma sıcaklığına (yaklaşık 80 ° C) ve zayıf korozyon direncine sahiptir, bu da uygulamasını sınırlar. Bu nedenle, insanlar Çeşitli elementlerin NdFeB kalıcı mıknatıs malzemeleri üzerindeki etkileri kapsamlı bir şekilde incelenmiştir.

  1. Fe'nin kobalt ile kısmen yer değiştirmesinin sinterlenmiş NdFeB üzerindeki etkisi

Co içeriği arttıkça, alaşımın Curie sıcaklığı doğrusal olarak artar ve manyetik indüksiyonun tersine çevrilebilir sıcaklık katsayısı α önemli ölçüde azalır. Co içeriği% 5'ten az olduğunda (atomik fraksiyon), (BH) m ve Br hemen hemen azalmaz; Co içeriği% 30'dan fazla olduğunda, çeşitli manyetik performans parametreleri önemli ölçüde azalır. Eklenen Co içeriği% 10'dan azdır ve bu çok faydalıdır. Sadece alaşımın Curie sıcaklığını artırmakla kalmaz, aynı zamanda yüksek manyetik özellikleri de korur. Aynı zamanda, manyetik indüksiyonun sıcaklık katsayısı da iyileştirilir.

  1. Al, kısmen Fe'nin yerini alır

Bilim adamlarının araştırma sonuçları, az miktarda alüminyum Al eklemenin, üçlü Nd-Fe-B malzemesinin zorlayıcılığını önemli ölçüde artırabileceğini göstermektedir. Araştırma sonuçları, Nd-Fe-Co-B kalıcı mıknatıs malzemeleri temelinde, Al ilavesinin Co ilavesinin neden olduğu zorlayıcı kuvvetin azalmasını telafi edebileceğini göstermektedir. Bu nedenle, Nd-Fe-Co-Al- B alaşımı.

  1. Cu'nun kısmen Fe çiftlerini değiştirmesinin etkisi

Çalışma, (Nd, Dy) -Fe-B ve (Nd, Dy) - (Fe, Co) -B sistemlerine az miktarda bakır Cu eklenmesinin zorlayıcı kuvvetini önemli ölçüde artırabildiğini, Br ise neredeyse hiç azalmadığını buldu. , Yüksek Hcj ve yüksek (BH) m kalıcı mıknatıslar üretebilen.

  1. Fe çiftlerini kısmen değiştiren diğer elementlerin etkisi

Üçlü Nd-Fe-B alaşımı bazında bir miktar demirin yerini almak için az miktarda niyobyum Nb veya zirkonyum Zr eklemek, alaşımın Hcj ve karelik Hk değerini etkili bir şekilde iyileştirebilir, ancak Br çok az azalır ve manyetik akısı alaşım azaltılamaz. kayıp. Deneysel sonuçlar, Nd-Fe-B alaşımındaki en yüksek niyobyum Nb içeriğinin% 3 (atomik fraksiyon) olduğunu göstermektedir. Aşırı Nb eklemek, alaşımın zorlayıcılığının hızla azalmasına ve Nd2Fe14B'nin kararsız hale gelmesine neden olacaktır.

Galyum ve Ga ilavesi, alaşımın zorlayıcılığını önemli ölçüde artırabilir ve geri döndürülemez manyetik alan hirr'ini azaltabilir. Nd-Fe-Co-B alaşımlarında, Co içeriği arttıkça alaşımın Hcj'si azalır, ancak Ga Next eklenmesi durumunda, artan zorlayıcı kuvvet olgusu ortaya çıktı. Ga katkılı alaşımlarda yüksek Curie noktası ve yüksek Hcj'ye sahip Nd-Fe-B kalıcı mıknatıs malzemelerin hazırlanabilmesi beklenmektedir.

Galyum Ga ve niyobyum Nb'nin bileşik ilavesi, alaşımın sıcaklık stabilitesini önemli ölçüde artırabilir