Praktičnost trajnog magneta može se ocijeniti prema stabilnosti remanencijeBr, intrinzična prisilaHcj, i proizvodi s maksimalnom upotrebom energije(BH)makspod vanjskim uvjetima. Magnet s višimBrmože ponuditi jaču snagu magnetskog polja, nego većuHcjmože poslužiti mnogo boljoj sposobnosti protiv smetnji. Vrijednost(BH)makspredstavlja sposobnost trajnog magneta da daje magnetostatsku energiju. To se može vidjeti na donjoj slici, visoko(BH)maksmagnet može pružiti istu jakost magnetskog polja uz manju potrošnju, tada je povijest razvoja trajnog magneta u biti proces traženja boljih performansi.
Većina elemenata rijetkih zemalja može formirati RE2Fe14B spoj s Fe i B, te Nd2Fe14Spoj B ima najveću magnetizaciju zasićenja i funkcionalno polje magnetokristalne anizotropije među ovim RE2Fe14B spojevi. Osim toga, rezervni volumen neodimija u Zemljinoj kori relativno je obilan što može održati stabilnost opskrbnog lanca i troškovnu prednost.
Mnoga promatranja mikrostrukture pokazuju da postoji šest faza u sinteriranim neodimijskim magnetima, zatim Nd2Fe14Glavna faza B i faza bogata Nd najpoznatije su zbog svojih učinaka na magnetsku izvedbu. Nd2Fe14Glavna faza B jedina je tvrdomagnetska faza u sinteriranom magnetu i njen volumenski udio određujeBri(BH)maksod legure Nd-Fe-B. Faza bogata Nd igra ključnu ulogu u magnetskom otvrdnjavanju sinteriranih neodimijskih magneta. Njegov sastav, struktura, distribucija i morfologija vrlo su osjetljivi na uvjete procesa. Faza bogata Nd je poželjno u obliku slojevite strukture i kontinuirano raspoređena u područjima granica zrna.
Povećanje koercitivnosti sinteriranih neodimijskih magneta
Generator energije vjetra, novo energetsko vozilo, kućanski uređaji koji štede energiju i najnoviji mobilni inteligentni terminal zahtijevaju sinterirane neodimijske magnete ne samo da imaju visoku(BH)maks, ali i imati superioranHcj. To je uvijek veliki problem za poboljšanjeHcjdok još uvijek održava visokuBri(BH)maks.
Unutarnja koercitivnost sinteriranih neodimijskih magneta uglavnom je pod utjecajem mikrostrukture i sastava. Optimizacija mikrostrukture usmjerena je na pročišćavanje zrna i poboljšava distribuciju faze bogate Nd. Sastav se može optimizirati dodavanjem drugih elemenata za poboljšanje polja magnetokristalne anizotropije zrna glavne faze. Postoji pozitivan odnos između koercitivnosti sinteriranih neodimijskih magneta i polja magnetokristalne anizotropije zrna glavne faze. Drugim riječima, što je veće polje magnetokristalne anizotropije zrna glavne faze, to je veća koercitivnost sinteriranih neodimijskih magneta. HAod Dy2Fe14B i Tb2Fe14B su znatno viši od Nd2Fe14B, tada će dodavanje malih količina Dy ili Tb elementa za zamjenu atoma Nd u rešetki glavne faze nastati (Nd, Dy)2Fe14B ili (Nd, Tb)2Fe14B s višim HAkoji može učinkovito poboljšati intrinzičnu prisilu. Često korištene metode dodavanja uključuju tradicionalni proces legiranja, proces modifikacije granica zrna i proces difuzije granica zrna.
Proces legiranja
Proces legiranja odnosi se na dodavanje određenog udjela HREE Dy ili Tb sirovom materijalu sinteriranih neodimijskih magneta, tada svi elementi pokazuju homogenizaciju sastava kroz proces taljenja. Mehanizam prisile sinteriranih neodimijskih magneta ukazuje na to da obrnuta magnetska domena ima tendenciju nukleacije na graničnim područjima glavne faze, a ravnomjerna distribucija HREE rezultirat će gubitkom resursa i povećanjem troškova. Iznad svega, antiferomagnetsko sprezanje između Fe atoma i Dy atoma će generirati ozbiljan učinak magnetskog razrjeđivanja i značajno pogoršatiBri(BH)maks.
Proces modifikacije granica zrna
Kako bi se poboljšao omjer iskorištenja HREE i izbjegao učinak magnetskog razrjeđivanja, predlaže se postupak modifikacije granica zrna. Prvo, proces modifikacije granice zrna proizvodi Nd2Fe14B glavna legura i pomoćna legura bogata HREE, zatim prešanje i sinteriranje nakon miješanja dviju legura prema određenom omjeru. Dy i Tb će difundirati do zrna glavne faze od granica zrna tijekom procesa sinteriranja, na taj način formirajući (Nd, Dy)2Fe14B ili (Nd, Tb)2Fe14B slojevi magnetskog otvrdnjavanja na graničnim područjima glavne faze i stoga smanjuju nukleaciju obrnute magnetske domene. Čak je i proces modifikacije granica zrna promovirao omjer iskorištenja ili HREE, HREE još uvijek neizbježno postoji u unutrašnjosti zrna glavne faze i dovodi do učinka magnetskog razrjeđivanja. Proces modifikacije granica zrna ima prosvjetljujući značaj za kasniji proces difuzije granica zrna.
Proces difuzije granica zrna
Proces difuzije na granicama zrna započinje uvođenjem sloja HREE na površinu magneta, a zatim prolazi vakuumsku toplinsku obradu iznad točke taljenja faze bogate Nd. Stoga, HREE element difundira u magnet duž granica zrna i formira (Nd, Dy, Tb)2Fe14B struktura jezgra-ljuska oko zrna glavne faze. Tada će polje anizotropije glavne faze biti pojačano, u međuvremenu će faza granica zrna postati kontinuiranija i ravna što će oslabiti spoj magnetske izmjene između glavnih faza. Najvažnija značajka procesa difuzije na granicama zrna je dopuštanje povećanja magnetaHcjuz istovremeno održavanje visokeBr. Za razliku od postupka legiranja, HREE elementi ne moraju ući u glavnu fazu, čime se stvara veliko smanjenje količine HREE i troška u konvencionalnim sinteriranim neodimijskim magnetima visoke koercitivnosti. Grain grain također je sposoban proizvesti neke nove vrste koje su prije bile nezamislive putem procesa legiranja, kao što su N54SH i N52UH.
Tretman difuzijom granica zrna provodi se nakon procesa strojne obrade. HREE sloj se može dobiti raspršivanjem, fizičkim taloženjem iz pare (PVD), elektroforezom i toplinskim isparavanjem.
Ograničenja procesa difuzije granica zrna
Proces difuzije na granicama zrna uglavnom je ograničen debljinom magneta, a stupanj povećanja intrinzične koercitivnosti opada kako se debljina povećava. Podizanje temperature difuzije ili produljenje vremena difuzije može povećati dubinu i koncentraciju difuziranog HREE, a zatim potaknuti volumni udio HREE strukture jezgra-ljuska. Međutim, previsoka temperatura i vrijeme difuzije rezultirat će rastom zrna glavne faze, au međuvremenu će se također promijeniti fazna struktura i distribucija faze bogate Nd.
