A szemcsehatár diffúziós folyamatának rövid bemutatása

Az állandó mágnes használhatóságát a remanencia stabilitása alapján lehet megítélniBr, belső koercivitásHcj, és maximális energiatermékek(BH)maxkülső körülmények között. Mágnes magasabbBrerősebb mágneses térerőt tud nyújtani, akkor nagyobbHcjsokkal jobb interferencia-elhárító képességet tud szolgálni. Az értéke(BH)maxaz állandó mágnes magnetosztatikus energiát biztosító képességét jelenti. Az alábbi ábráról látszik, magas(BH)maxA mágnes ugyanazt a mágneses térerősséget képes biztosítani kisebb fogyasztás mellett, akkor az állandó mágnes fejlesztési története lényegében a nagyobb teljesítmény elérésének folyamata.

A legtöbb ritkaföldfém elem RE-t képezhet₂Fe₁₄B vegyület Fe-vel és B-vel és Nd-vel₂Fe₁₄A B vegyület rendelkezik a legmagasabb telítési mágnesezettséggel és funkcionális magnetokristályos anizotróp mezővel ezen RE között₂Fe₁₄B vegyületek. Ezen túlmenően a neodímium tartalék mennyisége a földkéregben viszonylag bőséges, ami képes fenntartani az ellátási lánc stabilitását és költségelőnyét.

Számos mikroszerkezeti megfigyelés azt mutatja, hogy a szinterezett neodímium mágnesekben hat fázis létezik, majd az Nd₂Fe₁₄A mágneses teljesítményre gyakorolt ​​hatásuk miatt a B főfázis és az Nd-dús fázis a legismertebb. Nd₂Fe₁₄A B főfázis az egyetlen kemény mágneses fázis a szinterezett mágnesben, és ennek térfogati hányada határozza megBrés(BH)maxNd-Fe-B ötvözet. Az Nd-ben gazdag fázis kulcsszerepet játszik a szinterezett neodímium mágnesek mágneses edzésében. Összetétele, szerkezete, eloszlása ​​és morfológiája rendkívül érzékeny a folyamat körülményeire. Az Nd-dús fázis előnyösen réteges szerkezetű és folytonos eloszlású a szemcsehatárterületeken.

Szinterezett neodímium mágnesek koercivitásának javítása

A szélerőművekhez, az új energiajárművekhez, az energiatakarékos háztartási készülékekhez és a legújabb mobil intelligens terminálokhoz egyaránt szükséges a szinterezett neodímium mágnesek nem csak(BH)max, hanem felsőbbrendűek isHcj. Mindig nagy kérdés a javításHcjmiközben továbbra is magasan tartjaBrés(BH)max.

A szinterezett neodímium mágnesek belső koercitivitását elsősorban a mikroszerkezet és az összetétel befolyásolja. A mikrostruktúra optimalizálása a szemcsefinomításra és az Nd-dús fázis eloszlásának javítására összpontosít. Az összetétel optimalizálható más elemek hozzáadásával a főfázis szemcse magnetokristályos anizotrópiájának javítása érdekében. Pozitív kapcsolat van a szinterezett neodímium mágnesek koercitivitása és a főfázis szemcse magnetokristályos anizotrópiája között. Azaz minél nagyobb a főfázis szemcse magnetokristályos anizotrópia mezeje, annál nagyobb a szinterezett neodímium mágnesek koercitivitása. A H_Aa Dy₂Fe₁₄B és Tb₂Fe₁₄B lényegesen magasabb, mint Nd₂Fe₁₄B, majd kis mennyiségű Dy vagy Tb elem hozzáadása az Nd atom helyettesítésére a főfázis rácsában (Nd, Dy)₂Fe₁₄B vagy (Nd, Tb)₂Fe₁₄B magasabb H-val_Aamelyek hatékonyan javíthatják az intrinzik koercivitást. A gyakran használt hozzáadási módszerek közé tartozik a hagyományos ötvözési eljárás, a szemcsehatár módosítási eljárás és a szemcsehatár diffúziós eljárás.

Ötvözési folyamat

Az ötvözési eljárás azt jelenti, hogy a szinterezett neodímium mágnesek nyersanyagához bizonyos arányban HREE Dy-t vagy Tb-t adnak, majd az olvadási folyamat során minden elem homogenizálja az összetételt. A szinterezett neodímium mágnesek koercitív mechanizmusa azt jelzi, hogy a fordított mágneses domén hajlamos magképződésre a főfázis határterületein, és a HREE egyenletes eloszlása ​​erőforrás-pazarlást és költségnövekedést eredményez. Mindenekelőtt a Fe atomok és a Dy atomok közötti antiferromágneses csatolás komoly mágneses hígító hatást vált ki és jelentősen romlik.Brés(BH)max.

Szemcsehatár módosítási folyamat

A HREE hasznosítási arányának javítása és a mágneses hígító hatás elkerülése érdekében szemcsehatár-módosítási eljárást javasolnak. Először is, szemcsehatár-módosítási folyamat gyártási Nd₂Fe₁₄B főötvözet és HREE-dús segédötvözet, majd préselés és szinterezés két ötvözet adott arány szerinti összekeverése után. A Dy és a Tb a szinterezési folyamat során a szemcsehatárról a főfázisú szemekre diffundál, így (Nd, Dy) keletkezik.₂Fe₁₄B vagy (Nd, Tb)₂Fe₁₄B mágneses keményedő rétegek a fő fázis határterületein, és ezáltal csökkentik a fordított mágneses domén magképződését. Még a szemcsehatár-módosítási folyamat is elősegítette a felhasználási arányt vagy a HREE-t, a HREE továbbra is elkerülhetetlenül jelen van a főfázis szemcse belsejében, és mágneses hígító hatást vált ki. A szemcsehatár-módosítási folyamat felvilágosító jelentőséggel bír a későbbi szemcsehatár diffúziós folyamatban.

Szemcsehatár diffúziós folyamat

A szemcsehatár diffúziós folyamata a mágnes felületére HREE réteg bevezetésével kezdődik, majd az Nd-dús fázis olvadáspontja feletti vákuum-hőkezeléssel kezdődik. Ezért a HREE elem a szemcsehatárok mentén diffundál be a mágnesbe és formálódik (Nd, Dy, Tb)₂Fe₁₄B mag-héj szerkezet a főfázis szemcse körül. Ekkor a főfázis anizotrópiás tere felerősödik, eközben a szemcsehatár fázis folytonosabbá, egyenesebbé válik, ami gyengíti a főfázisok közötti mágneses cserecsatolást. A szemcsehatár diffúziós folyamatának legjelentősebb jellemzője a mágnes növeléseHcjugyanakkor magas szinten tartvaBr. Ellentétben az ötvözési eljárással, a HREE elemeknek nem kell belépniük a fő fázisba, így jelentősen csökken a HREE mennyisége és az önköltség a hagyományos, nagy koercitív szinterezett neodímium mágneseknél. A szemcsehatár olyan új minőségek előállítására is alkalmas, amelyek korábban ötvözési eljárással elképzelhetetlenek voltak, mint például az N54SH és az N52UH.

A szemcsehatár diffúziós kezelés a megmunkálási folyamat után kerül megvalósításra. A HREE réteget permetezéssel, fizikai gőzleválasztással (PVD), elektroforézissel és termikus bepárlással lehet előállítani.

A szemcsehatár diffúziós folyamatának korlátai

A szemcsehatár diffúziós folyamatát elsősorban a mágnes vastagsága korlátozza, és a belső koercitív fokozódás mértéke a vastagság növekedésével csökken. A diffúziós hőmérséklet növelése vagy a diffúziós idő meghosszabbítása növelheti a szórt HREE mélységét és koncentrációját, majd elősegítheti a HREE mag-héj szerkezetének térfogati hányadát. A túlzott diffúziós hőmérséklet és idő azonban a főfázis szemcsenövekedését eredményezi, eközben a fázisszerkezet és az Nd-dús fázis eloszlása ​​is megváltozik.