NdFeB magnēti

Kas ir neodīma magnēti / NdFeB magnēti?

Visizplatītākais veidsretzemju magnētsir neodīma magnēts, ko parasti dēvē par NdFeB, NIB vai Neo magnētu.Neodīms, dzelzs un bors tika apvienoti, lai izveidotu pastāvīgā magnēta Nd2Fe14B tetragonālo kristālisko struktūru.Neodīma magnēti ir spēcīgākais pastāvīgo magnētu veids pašlaik tirgū.Tos atsevišķi 1984. gadā izstrādāja General Motors un Sumitomo Special Metals.

Atkarībā no izmantotās ražošanas metodes NdFeB magnētus var klasificēt kāsaķepinātsvai sasaistīti.Daudzos lietojumos mūsdienu precēs, kurām nepieciešami spēcīgi pastāvīgie magnēti, piemēram, bezvadu instrumentu elektromotori, cieto disku diskdziņi un magnētiskie stiprinājumi, tie ir aizvietojuši cita veida magnētus.

Spēka skaidrojums

Neodīms ir antiferomagnētisks metāls, kam ir magnētiskas īpašības, ja tas ir tīrs, bet tikai temperatūrā, kas zemāka par 19 K (254,2 °C; 425,5 °F).Neodīma magnētu radīšanai izmanto neodīma savienojumus ar feromagnētiskiem pārejas metāliem, piemēram, dzelzi, kuru Kirī temperatūra ir daudz augstāka par istabas temperatūru.

Neodīma magnētu spēks ir dažādu lietu kombinācija.Nozīmīgākā ir tetragonālās Nd2Fe14B kristāliskās struktūras ārkārtīgi augstā vienksiālā magnetokristāliskā anizotropija (HA 7 T - magnētiskā lauka stiprums H vienībās A/m pret magnētisko momentu Am2).Tas norāda, ka vielas kristāls galvenokārt magnetizējas pa noteiktu kristāla asi, bet uzskata, ka ir ārkārtīgi grūti magnetizēt citos virzienos.Neodīma magnētu sakausējums, tāpat kā citi magnēti, ir izgatavots no mikrokristāliskiem graudiem, kas ražošanas laikā tiek izlīdzināti spēcīgā magnētiskajā laukā tā, lai to magnētiskās asis būtu vērstas vienā virzienā.Savienojumam ir ārkārtīgi augsta koercivitāte jeb izturība pret demagnetizāciju, pateicoties kristāla režģa pretestībai, mainot tā magnētisma virzienu.

Saķepināti NdFeB magnēti
Līmēti NdFeB kompresijas magnēti

Tā kā tā elektronu struktūrā satur četrus nepāra elektronus, salīdzinot ar (vidēji) trīs elektroniem dzelzē, neodīma atomam var būt ievērojams magnētiskais dipola moments.Magnēta nepāra elektroni, kas ir izlīdzināti tā, lai to spini būtu vērsti vienā virzienā, rada magnētisko lauku.Tas rada spēcīgu piesātinājuma magnetizāciju Nd2Fe14B kombinācijai (Js 1,6 T vai 16 kG) un tipisku atlikušo magnetizāciju 1,3 teslas.Rezultātā šī magnētiskā fāze spēj uzkrāt ievērojamu daudzumu magnētiskās enerģijas (BHmax 512 kJ/m3 jeb 64 MGOe), jo lielākais enerģijas blīvums ir proporcionāls Js2.

Šī magnētiskās enerģijas vērtība ir aptuveni 18 reizes lielāka par tilpumu un 12 reizes pēc masas nekā "parastajiem" ferīta magnētiem.Samārija kobaltam (SmCo), pirmajam komerciāli pieejamajam retzemju magnētam, ir zemāks šīs magnētiskās enerģijas īpašības līmenis nekā NdFeB sakausējumiem.Neodīma magnētu magnētiskās īpašības patiešām ietekmē sakausējuma mikrostruktūra, ražošanas process un sastāvs.

Dzelzs atomi un neodīma-bora kombinācija ir atrodami alternatīvos slāņos Nd2Fe14B kristāla struktūrā.Diamagnētiskie bora atomi veicina kohēziju, izmantojot spēcīgas kovalentās saites, bet tieši neveicina magnētismu.Neodīma magnēti ir lētāki nekā samārija-kobalta magnēti, pateicoties salīdzinoši zemajai retzemju koncentrācijai (12% pēc tilpuma, 26,7% pēc masas), kā arī neodīma un dzelzs relatīvās pieejamības salīdzinājumā ar samāriju un kobaltu.

Īpašības

Atzīmes:

Lai tos klasificētu, tiek izmantots neodīma magnētu maksimālais enerģijas produkts, kas atbilst magnētiskās plūsmas ražošanai tilpuma vienībā.Spēcīgākus magnētus norāda augstākas vērtības.Visā pasaulē ir vispārpieņemta saķepināto NdFeB magnētu klasifikācija.To vērtība svārstās no 28 līdz 52. Neodīma vai saķepinātie NdFeB magnēti tiek apzīmēti ar sākotnējo N pirms vērtībām.Vērtībām seko burti, kas apzīmē iekšējo koercivitāti un maksimālās darba temperatūras, kas pozitīvi korelē ar Kirī temperatūru un svārstās no noklusējuma (līdz 80 °C vai 176 °F) līdz TH (230 °C vai 446 °F). .

Atzīmessaķepināti NdFeB magnēti:

N30-N56, N30M-N52M, N30H-N52H, N30SH-N52SH, N28UH-N45UH, N28EH-N42EH, N30AH-N38AH

Magnētiskās īpašības:

Starp svarīgiem raksturlielumiem, ko izmanto pastāvīgo magnētu kontrastēšanai, ir:

Remanence(Br),kas nosaka magnētiskā lauka stiprumu.

Piespiešana(Hci),materiāla demagnetizācijas pretestība.

Maksimālais enerģijas produkts(BHmax),magnētiskās plūsmas blīvuma(B) reizes lielākā vērtība

magnētiskā lauka stiprums, kas mēra magnētiskās enerģijas blīvumu (H).

Kirī temperatūra (TC), punkts, kurā viela pārstāj būt magnētiska.

Demagnetizācijas līkne

Neodīma magnēti pārspēj citus magnētu veidus remanences, koercivitātes un enerģijas produkta ziņā, taču tiem bieži ir zemāka Kirī temperatūra.Terbijs un disprozijs ir divi īpaši neodīma magnētu sakausējumi, kas radīti ar augstāku Kirī temperatūru un augstāku temperatūras toleranci.Neodīma magnētu magnētiskā veiktspēja ir pretstatā citiem pastāvīgo magnētu veidiem zemāk esošajā tabulā.

Magnēts Br(T) Hcj(kA/m) BHmaxkJ/m3 TC
(℃) (℉)
Nd2Fe14B, saķepināts 1,0-1,4 750-2000 200-440 310-400 590-752
Nd2Fe14B, saistīts 0,6-0,7 600-1200 60-100 310-400 590-752
SmCo5, saķepināts 0,8-1,1 600-2000 120-200 720 1328. gads
Sm(Co, Fe, Cu, Zr)7 saķepināts 0,9-1,15 450-1300 150-240 800 1472. gads
AlNiCi, saķepināts 0,6-1,4 275 10-88 700-860 1292-1580
Sr-ferīts, saķepināts 0,2-0,78 100-300 10-40 450 842

Korozijas problēmas

Saķepinātā magnēta graudu robežas ir īpaši jutīgas pret koroziju saķepinātā Nd2Fe14B.Šāda veida korozija var izraisīt ievērojamus bojājumus, piemēram, virsmas slāņa noplūšanu vai magnēta sabrukšanu sīku magnētisku daļiņu pulverī.

Daudzas komerciālas preces novērš šo risku, iekļaujot aizsargpārklājumu, lai apturētu pakļaušanu videi.Visizplatītākie pārklājumi ir niķelis, niķelis-varš-niķelis un cinks, bet var izmantot arī citus metālus, kā arī polimērus un lakas aizsarglīdzekļus.pārklājumi.

Temperatūras ietekme

Neodīmam ir negatīvs koeficients, kas nozīmē, ka, paaugstinoties temperatūrai, samazinās gan koercivitāte, gan maksimālais magnētiskās enerģijas blīvums (BHmax).Apkārtējās vides temperatūrā neodīma-dzelzs-bora magnētiem ir augsta koercivitāte;tomēr, kad temperatūra paaugstinās virs 100 °C (212 °F), koercivitāte strauji samazinās, līdz tā sasniedz Kirī temperatūru, kas ir aptuveni 320 °C vai 608 °F.Šis koercivitātes samazinājums ierobežo magnēta efektivitāti augstas temperatūras lietojumos, piemēram, vēja turbīnās, hibrīdmotoros utt. Lai novērstu veiktspējas samazināšanos temperatūras svārstību dēļ, tiek pievienots terbijs (Tb) vai disprozijs (Dy), tādējādi palielinot ierīces izmaksas. magnēts.

Lietojumprogrammas

Tā kā tā lielāka izturība ļauj izmantot mazākus, vieglākus magnētus konkrētam lietojumam, neodīma magnēti ir aizstājuši alnika un ferīta magnētus daudzos no neskaitāmajiem mūsdienu tehnoloģiju lietojumiem, kur nepieciešami spēcīgi pastāvīgie magnēti.Šeit ir vairāki piemēri:

Galvas izpildmehānismi datoru cietajiem diskiem

Mehāniskie e-cigarešu aizdedzes slēdži

Slēdzenes durvīm

Austiņas un skaļruņi

mobilo tālruņu skaļruņi un autofokusa izpildmehānismi

Datoru cietie diski

Magnētiskie savienojumi un gultņi

Pārnēsājami NMR spektrometri

Elektromotori un izpildmehānismi

Elektriskais stūres pastiprinātājs

Akumulatora instrumenti

Magnētiskie savienojumi un gultņi

Servomotori& Sinhronie motori

Motori pacelšanai un kompresori

Vārpstas un pakāpju motori

Hibrīdu un elektrisko automašīnu piedziņas motori

Elektrības ģeneratori vēja turbīnām (ar pastāvīgā magnēta ierosmi)

Servo motori

Balss spole

Mazumtirdzniecības mediju korpusu atdalītāji

Spēcīgi neodīma magnēti tiek izmantoti apstrādes rūpniecībā, lai uztvertu svešķermeņus un aizsargātu produktus un procesus.

Neodīma magnētu palielinātā izturība ir iedvesmojusi jaunus lietojumus, piemēram, magnētiskas rotaslietu aizdares, bērnu magnētiskos būvkomplektus (un citus neodīma materiālusmagnētu rotaļlietas), un kā daļa no pašreizējā sporta izpletņu aprīkojuma aizvēršanas mehānisma.Tie ir galvenais metāls kādreiz populārajos galda rotaļlietu magnētos, kas pazīstami kā "Buckyballs" un "Buckycubes", tomēr daži ASV veikali ir izvēlējušies tos nepārdot bērnu drošības apsvērumu dēļ, un tie ir aizliegti Kanādā. tā paša iemesla dēļ.

Līdz ar atvērto magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) skeneru parādīšanos, ko izmanto ķermeņa apskatei radioloģijas nodaļās kā alternatīvu supravadošiem magnētiem, neodīma magnētu stipruma un magnētiskā lauka viendabīgums ir pavēris jaunas iespējas arī medicīnas nozarē.

Neodīma magnēti tiek izmantoti gastroezofageālā refluksa slimības ārstēšanai kā ķirurģiski implantēta pretrefluksa sistēma, kas ir magnētu josla, kas ķirurģiski implantēta ap apakšējo barības vada sfinkteru (GERD).Tie ir arī implantēti pirkstos, lai nodrošinātu magnētisko lauku sensoru sajūtu, lai gan šī ir eksperimentāla darbība, ko pazīst tikai biohakeri un dzirnaviņas.

Saķepināti NdFeB magnētitiem ir visaugstākās magnētiskās īpašības, un tos izmanto vairākās nozarēs, tostarp durvju aizbīdņu, motoru, ģeneratoru un smago rūpniecisko komponentu ražošanā.

Salīmēti saspiesti magnētiir stiprāki nekā iesmidzināšanas formas magnēti.

Iesmidzināšanas plastmasas NdFeB magnētsir jaunas paaudzes kompozītmateriāls, kas sastāv no pastāvīgā magnētiskā pulvera un plastmasas, ar neparastām magnētiskām un plastmasas īpašībām, kā arī augstu precizitāti un izturību pret stresu.


Galvenās lietojumprogrammas

Pastāvīgo magnētu un magnētisko mezglu ražotājs