Неадым-жалеза-бор (Nd-Fe-B) — найбольш распаўсюджаны рэдказямельны пастаянны магнітны матэрыял. Яго асноўны склад уключае неадым (Nd), жалеза (Fe) і бор (B), дзе на рэдказямельныя элементы прыпадае каля 25–351 TP3T, на жалеза — 65–751 TP3T, а на бор — каля 11 TP3T. NdFeB у цяперашні час з'яўляецца пастаянным магнітным матэрыялам з найвышэйшым энергетычным прадуктам магнітнай энергіі ў свеце і вядомы як «Кароль сучасных пастаянных магнітаў». Гэта таксама азначае, што матэрыялы NdFeB могуць дасягнуць такога ж магнітнага патоку з найменшым аб'ёмам.
Сферы прымянення: Рухавікі з пастаяннымі магнітамі, медыцынскія прылады, ветраэнергетыка, транспартныя сродкі на новых энергіях і г.д.
Згодна з вытворчымі працэсамі, магніты NdFeB можна падзяліць на спечаныя, звязаныя і гарачапрэсаваныя тыпы, сярод якіх найбольш шырока выкарыстоўваецца спечаны NdFeB.
Агляд вытворчага працэсу
Спечаныя пастаянныя магніты NdFeB у асноўным вырабляюцца метадам парашковай металургіі.
Ключавы працэс уключае ў сябе:
Змешванне сыравіны → Плаўленне і ліццё паласы → Дэкрэпітацыя вадародам → Струйное фрэзераванне → Арыентацыя фарміравання → Спяканне і тэрмічная апрацоўка → Механічная апрацоўка → Апрацоўка паверхні → Намагнічванне
Падрабязнае апісанне працэсу
Папярэдняя апрацоўка і змешванне сыравіны
Перад замешваннем сыравіна павінна быць ачышчана ад смецця, аксідаў і пылу, каб мінімізаваць прымешкі.
У адпаведнасці з неабходнымі ўласцівасцямі магніта, суадносіны Nd, Fe, B і мікраэлементаў (такіх як Dy, Tb, Co, Al і г.д.) дакладна разлічваюцца.
Плаўленне / ліццё паласы
Плаўленне праводзіцца ў вакуумнай індукцыйнай печы пры тэмпературы прыблізна 1460°C, што дазваляе сыравіне расплавіцца ў сплаў пад абаронай інэртнага газу.
Расплаўлены сплаў затым адліваецца на хутка круцільны медны калодны валок, утвараючы тонкія, аднастайна тоўстыя хутка загартоўваныя палоскі (стужкі, атрыманыя метадам ліцця палос).
Гэта хуткае зацвярдзенне прадухіляе ўтварэнне α-Fe і забяспечвае аднастайны склад сплаву і высокую крышталаграфічную арыентацыю.
Ключавыя кантрольныя пункты
- Забяспечваюць поўнае плаўленне тугаплаўкіх матэрыялаў, такіх як Fe і Nd.
- Дакладны склад сплаву (пазбяганне выпарэння і страт ад акіслення).
- Высокая аднастайнасць сплаву.
- Пазбягайце ўключэнняў і забруджвання газам.
Дэкрэпітацыя вадароду (HD)
Выкарыстоўваючы характарыстыкі паглынання вадароду рэдказямельнымі злучэннямі, стужкі, атрыманыя метадам ліцця паласы, змяшчаюць у вадароднае асяроддзе.
Вадарод пранікае ўздоўж фаз, багатых Nd, выклікаючы пашырэнне і расколіны, разбураючы сплаў на буйны парашок.
Гэта праводзіцца ў печы для дэкрэпітацыі вадароду пры 700–800°C, са строгім кантролем, каб пазбегнуць акіслення і забяспечыць бяспеку.
Кантрольныя пункты
- Прадухіленне ўцечкі вадароду
- Узровень вакууму перад паглынаннем вадароду
- Час паглынання вадароду
- Тэмпература і працягласць дэгідравання
- Тэмпература астуджэння і нагнятання
Рэактыўны млын
Буйны парашок з HD далей здрабняецца ў струменевым млыне. Газ пад высокім ціскам (напрыклад, азот) паскарае часціцы да звышгукавой хуткасці; сутыкненні часціц памяншаюць памер да 3-4 мкм. Працэс праводзіцца ў інэртнай атмасферы, каб падтрымліваць утрыманне кіслароду ніжэй за 50 праміле.
Перавагі Струйное фрэзераванне
- Фрэзераванне з самасутыкненнем → без забруджвання
- Нізкае цеплавыдзяленне і нізкае ўнутранае напружанне
- Абарона ад інэртнага газу → прадухіляе акісленне
- Выдатна памер часціц размеркаванне
Спяканне і тэрмічная апрацоўка
Спяканне праводзіцца ў вакуумнай печы пры 1000–1100°C, ушчыльняючы прэсаваны парашок і ўтвараючы асноўную фазу Nd₂Fe₁₄B. Для садзейнічання звязванню зерняў і ліквідацыі сітаватасці, адначасова прадухіляючы іх рост, неабходныя дакладныя крывыя нагрэву і час вытрымкі.
Тры ключавыя элементы спякання
- Узровень вакууму
- Тэмпература спякання
- Час вытрымкі
Важныя меркаванні
- Аднастайнасць тэмпературы ў камеры печы
- Тэмпературная стабільнасць
- Затрымка вымярэння тэмпературы
Тэрмічная апрацоўка
Пасля спякання звычайна выкарыстоўваецца двухэтапны працэс адпачынку:
- Этап 1: ~900°C ± 50°C
- Этап 2: 480–560°C
Адпуск аптымізуе структуру межаў зерняў, здымае ўнутраныя напружанні і значна паляпшае каэрцытыўнасць і тэрмічную стабільнасць.
Механічная апрацоўка
Спечаныя блокі апрацоўваюцца (рэзка, шліфоўка, свідраванне і г.д.) да зададзеных памераў.
NdFeB цвёрды і далікатны, таму патрабуюцца спецыяльныя машыны (рэзка дротам, шліфавальныя машыны).
Астуджэнне трэба кантраляваць, каб пазбегнуць расколін або сколаў.
Звычайныя метады апрацоўкі ўключаюць:
- Шліфоўка
- Нарэзка
- Электраэрозійны драцяны станок
- Свідраванне і зенкаванне
- Зняцце фаскі
- Працэсы гальванічнага пакрыцця
Намагнічванне і ўпакоўка
Намагнічванне ажыццяўляецца шляхам прыкладання моцнага магнітнага поля (часта перавышае намагнічанасць насычэння) з дапамогай намагнічальніка, што надае магніту патрэбную дыяграму накіраванасці полюсаў.
Упакоўка павінна прадухіляць магнітныя перашкоды, вібрацыю або пашкоджанні.
Моцныя магніты павінны быць спецыяльна ізаляваныя; звычайна перавага аддаецца марскому або наземнаму транспарту.
Тэхналагічныя інавацыі і тэндэнцыі
Гранічная дыфузія зерняў (GBD)
Дыфузія па межах зерняў з'яўляецца ключавым метадам вытворчасці высокапрадукцыйных магнітаў NdFeB.
Па пакрыццё Пасля нанясення на паверхню магніта цяжкіх злучэнняў, якія змяшчаюць рэдказямельныя элементы (Dy/Tb), і тэрмічнай апрацоўкі ў вакууме цяжкія атамы рэдказямельных элементаў дыфузіруюць уздоўж межаў зерняў і ўтвараюць абалонку вакол зерняў Nd₂Fe₁₄B.
Перавагі:
- Каэрцытыўная сіла павялічваецца на 8–11 кЭ
- Стабільнасць тэмпературы значна паляпшаецца
- Рэманентнасць памяншаецца толькі нязначна
- Інтэнсіўнае выкарыстанне рэдказямельных элементаў скарацілася на 30–70% (0,05–4 мас.% %)
- Меншы кошт матэрыялаў
Тыповыя метады GBD:
- Пакрыццё паверхні
- Магнетроннае распыленне
- Дыфузія з паравой фазы
Тэхналогія гарачай дэфармацыі
Пашыраная вытворчасць анізатропных магнітаў NdFeB, у тым ліку:
Гарачае прэсаванне (550–750°C, 50–300 МПа)
Вакуумнае гарачае прэсаванне хутка загартаванага парашка ў прэформу.
Гарачая дэфармацыя (600–750°C, 20–100 МПа)
Дасягае дэфармацыі 50–80%, што прыводзіць да высокаарыентаваных мікраструктур і лепшых магнітных характарыстык.
Тэндэнцыі развіцця
Прамысловасць рухаецца ў бок рэсурсазберагальных і выдатказберагальных тэхналогій, арыентаваных на зніжэнне залежнасці ад дэфіцытных і дарагіх цяжкіх рэдказямельных элементаў (Dy, Tb).
Падыходы ўключаюць:
- Дыфузія па межах зерняў для меншага выкарыстання Dy/Tb
- Частковае замяшчэнне з вялікай колькасцю Ce/La
- Выкарыстанне такіх элементаў, як Mo, для аптымізацыі межаў зерняў
Напрыклад, «тэхналогія малібдэнавай скрынкі» стварае багаты на молибден нанадыфузійны пласт, паляпшаючы каэрцытыўнасць і цеплаўстойлівасць пры значна меншых выдатках, чым метады на аснове Tb.
Гэтыя інавацыі спрыяюць павышэнню прадукцыйнасці, нізкай кошту і экалагічнай вытворчасці матэрыялаў NdFeB, што зніжае нагрузку на стратэгічныя рэсурсы цяжкіх рэдказямельных элементаў.
Перспектывы прыкладання
пастаянны магніт NdFeBмаюць шырокія рынкавыя перспектывы.
Попыт працягвае расці ад традыцыйнай электронікі і прамысловых рухавікоў да стратэгічных новых галін, такіх як:
- Аўтамабілі на новых энергіях
- Гуманоідная робататэхніка
- Нізкавышынная авіяцыя
З ростам патрабаванняў да прадукцыйнасці і надзейнасці, высокапрадукцыйныя, высокатрывалыя і з высокай дабаўленай вартасцю магніты NdFeB будуць дамінаваць на рынку і стымуляваць далейшыя інавацыі ў матэрыялах і тэхналогіях апрацоўкі.
«Дзякуй за чытанне. Спадзяюся, мой артыкул будзе карысным. Калі ласка, пакіньце каментар ніжэй. Вы таксама можаце звязацца з прадстаўніком службы падтрымкі кліентаў Zelda онлайн, калі ў вас ёсць дадатковыя пытанні».
— Апублікавана Эмілі Чэн