Größere Neodym-Magnete
auch bekannt als Neodym-Seltene-Erden-Magnete, werden in verschiedenen industriellen, kommerziellen und Forschungsanwendungen eingesetzt, bei denen starke Magnetfelder erforderlich sind. Diese größeren Neodym-Magnete werden in der Regel aus Neodym, Eisen und Bor (Nd2Fe14B) hergestellt und weisen außergewöhnlich starke magnetische Eigenschaften auf.
Hier sind einige gängige Anwendungen für größere Neodym-Magnete:
Windkraftanlagen: Größere Neodym-Magnete werden in den Generatoren von Windkraftanlagen verwendet, um mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Ihr hohes Verhältnis von Stärke zu Gewicht macht sie ideal für die effiziente Stromerzeugung.
Elektromotoren: Größere Neodym-Magnete werden in Elektromotoren für verschiedene Anwendungen eingesetzt, darunter Industriemaschinen, Elektrofahrzeuge und Luft- und Raumfahrtsysteme. Sie bieten ein hohes Drehmoment und einen hohen Wirkungsgrad bei kompakter Bauweise.
MRT-Geräte: Größere Neodym-Magnete werden in Magnetresonanztomographen (MRT) verwendet, um die starken Magnetfelder zu erzeugen, die für die Erstellung detaillierter Bilder der inneren Körperstrukturen für die medizinische Diagnose erforderlich sind.
Magnetische Abscheider: In Branchen wie Bergbau, Recycling und Lebensmittelverarbeitung werden größere Neodym-Magnete in Magnetabscheidern eingesetzt, um eisenhaltige Verunreinigungen aus Materialien wie Erzen, Kunststoffen und Getreide zu entfernen.
Schwebesysteme: Größere Neodym-Magnete werden in Magnetschwebesystemen für Anwendungen wie Magnetschwebebahnen, Magnetlager und schwebende Displays verwendet.
Forschung und Entwicklung: Größere Neodym-Magnete werden in der wissenschaftlichen Forschung für Experimente in Bereichen wie Physik, Chemie und Werkstoffkunde verwendet. Sie ermöglichen es den Forschern, magnetische Phänomene zu untersuchen und neue Technologien zu entwickeln.
Bei der Auswahl größerer Neodym-Magnete müssen Faktoren wie Größe, Form, Sorte (Magnetstärke), Temperaturbeständigkeit und Kosten je nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung berücksichtigt werden.
Seit ihrer Einführung in den 1980er Jahren sind NdFeB-Magnete aufgrund ihrer hervorragenden magnetischen Eigenschaften in verschiedenen Bereichen wie der Automobilindustrie, der Windenergie, der Luft- und Raumfahrt und der Militärindustrie weit verbreitet. In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach Windkraftanlagen, Fahrzeugen mit neuer Energie usw. stark zugenommen. Dies stellt höhere Anforderungen an die Koerzitivfeldstärke und die Temperaturstabilität von NdFeB-Dauermagneten, die bei Temperaturen über 200 °C eingesetzt werden können.
Da das magnetokristalline Anisotropiefeld der Dy2Fe14B-Phase viel stärker ist als das der Nd2Fe14B2-Phase und die Curie-Temperatur relativ hoch ist, können die Koerzitivfeldstärke und die Temperaturstabilität des Materials erheblich verbessert werden. Für Werkstoffe mit höheren Anforderungen an Koerzitivfeldstärke und Betriebstemperatur In gesinterten NdFeB-Werkstoffen ist der Gehalt an Dysprosium sehr hoch, bis zu mehr als 10%. Es gibt zwei wichtige Möglichkeiten, den Dysprosiumgehalt in NdFeB zu verringern, nämlich die Miniaturisierung der Kristallpartikel und die Korngrenzendiffusion.
Es wird erwartet, dass der Dysprosiumgehalt durch die Miniaturisierung der Kristallpartikel um etwa 1-2% und durch die Korngrenzendiffusionsmethode um etwa 2-3% reduziert werden kann. Insgesamt kann er um etwa 5% reduziert werden.
Die traditionelle Methode der Zugabe von Elementen besteht darin, sie während des Schmelzprozesses hinzuzufügen, d. h. Dy wird zusammen mit Nd, Fe, B und anderen Elementen geschmolzen. Im fertigen Magneten ist das Dy sowohl in den Korngrenzen als auch in der Hauptphase innerhalb der Körner verteilt. Einige Studien haben jedoch gezeigt, dass Dy an der Korngrenze den größten Einfluss auf die Erhöhung der Koerzitivkraft hat.
Japanische Forscher schlugen erstmals das Konzept der "Korngrenzendiffusion" vor. Sie verwendeten ein spezielles Verfahren, damit Dy nur an den Korngrenzen vorhanden ist, ohne durch Diffusion in die Körner einzudringen. Dadurch wurde nicht nur die Leistung von NdFeB-Materialien verbessert, sondern auch der Dy-Gehalt erheblich reduziert.
Die Gesamtmenge der Elemente senkt die Kosten der Materialien. Sie lagerten Dy-Dampf auf der Partikeloberfläche während des Pulverisierungsprozesses ab, und Dy-Atome diffundierten während des anschließenden Sinterprozesses entlang der Korngrenzen. Dy und Fe, die sich an der Korngrenze befinden, sind antiferromagnetisch gekoppelt, und die Koerzitivfeldstärke des Materials steigt von 800kA/m auf 1800kA/m, ohne dass sich der Restmagnetismus verringert.
Eine Beschädigung der Oberfläche der größeren Neodym-Magnete nach der Bearbeitung führt zu einer Schwächung der magnetischen Eigenschaften. Vor allem bei kleinen Proben wird die Koerzitivkraft erheblich verringert. Die Korngrenzendiffusionstechnologie kann zur Reparatur und Verbesserung der magnetischen Eigenschaften der Magnetoberfläche eingesetzt werden. Derzeit hat die Korngrenzendiffusionstechnologie große Aufmerksamkeit erregt, und ihre Vorbereitungsverfahren umfassen hauptsächlich Verdampfungsdiffusion, Magnetronsputtern, Oberflächenbeschichtung usw.
Verdunstungsdiffusion
Der Verdampfungsprozess von Dy/Tb auf der Oberfläche von NdFeB-Magneten wurde zuerst von der Japan Aifake Co. entwickelt, die schwere Seltenerdelemente oder deren Verbindungen und die zu bearbeitende Originalprobe in einen Dampfer legt und Hochtemperaturerwärmung verwendet, um die schweren Seltenerdelemente zu erzeugen. Es verdampft bei hoher Temperatur und wird auf der Oberfläche des Originalmagneten unter der Induktion von fremden Edelgasen abgeschieden und diffundiert in den Magneten entlang der Korngrenzen.
Mit der Verdampfungsdiffusionsmethode kann die Dy-Verdampfungsquelle unter Hochtemperaturerwärmung sublimiert werden, und das NdFeB
Die Oberflächenabscheidung von Bor und der Diffusionsprozess im Magneten werden gleichzeitig durchgeführt. Der Vorteil der Verdampfungsdiffusionsmethode besteht darin, dass die schweren Seltenerdelemente besser diffundieren, die Verwendung schwerer Seltenerdelemente reduziert wird und die Kosten gesenkt werden, wodurch eine hohe Koerzitivfeldstärke und niedrige Kosten erreicht werden. NdFeB-Magnete mit Seltenerdelementen.
Magnetronzerstäubung
Anders als bei der oben beschriebenen Verdampfungsdiffusionsmethode wird beim Magnetronsputtern der Dy-Abscheidungsprozess vom Diffusionsprozess getrennt. Bei diesem Verfahren wird Dy durch physikalisches Sputtern auf die Oberfläche der ursprünglich größeren Neodym-Magnete aufgebracht und dann bei hoher Temperatur diffundiert. Das Magnetronsputtern hat den Vorteil einer gleichmäßigen Schichtpräparation und einer deutlichen Verbesserung der Koerzitivfeldstärke.
Forschungstests haben gezeigt, dass nach N35 gesinterten und gehärteten Magneten gesputtert und mit Dy infiltriert, die Koerzitivkraft stark erhöht ist, mit dem Restmagnetismus nur um 0,009T und 0,03T reduziert, bzw. um 708,44kA/m und 665,46 kA/m, die Erhöhungen waren so hoch wie 73,5% und 64,8%, und der durchschnittliche Massenanteil von Dy-Element in den Magneten nach Dy Infiltration Behandlung nicht um mehr als 0,4% zu erhöhen.
Nach der Dy-Infiltrationsbehandlung wird das Dy der größeren Neodym-Magnete in der Nd-reichen Phase in einer kontinuierlichen Bandform angereichert, wodurch die Nd-reiche Phase kontinuierlicher und glatter wird. Die Verbesserung der Strukturmorphologie der Nd-reichen Phase ist einer der Gründe für die Erhöhung der Koerzitivkraft. Die gebildete (Nd, Dy)2Fe14B-Epitaxieschicht weist ein großes magnetokristallines Anisotropiefeld auf. Die Härtung der epitaktischen Kornschicht kann die Keimbildung in der umgekehrten Domäne besser unterdrücken, was auch der Hauptgrund für die Erhöhung der Koerzitivfeldstärke ist.
Verfahren zur Oberflächenbeschichtung
Die Oberflächenbeschichtung Methode bezieht sich auf die Beschichtung Seltene Erden Verbindungen direkt auf der Oberfläche des ursprünglichen größeren Neodym-Magneten Probe, und dann die Durchführung von Hochtemperatur-Wärmebehandlung und Diffusion in einer Edelgas-Atmosphäre nach dem Trocknen. Mit dieser Methode kann die Koerzitivkraft des Magneten erheblich verbessert werden. Der Vorteil ist, dass das Verfahren einfach und bequem ist, aber der Nachteil ist, dass es leicht zu ungleichmäßiger Beschichtung und unzureichender Diffusion führen kann.
Der Magnetismus von Dauermagneten beruht hauptsächlich auf ihrer leicht magnetisierbaren Kristallstruktur. Unter der Einwirkung eines starken äußeren Magnetfeldes kann ein extrem hoher Magnetismus erzielt werden, und der Magnetismus verschwindet nicht, wenn das äußere Magnetfeld verschwindet. Magnetisierung" ist also NdFeB. Ein wichtiger Schritt für Dauermagnetmaterialien, um Magnetismus zu erhalten.
Isotrope Magnete und anisotrope Magnete
Magnetische Materialien werden in zwei Kategorien unterteilt: isotrope Magnete und anisotrope Magnete.
Isotrope Magnete haben in jeder Richtung die gleichen magnetischen Eigenschaften und können beliebig angezogen werden.
Anisotrope größere Neodym-Magnete haben unterschiedliche magnetische Eigenschaften in verschiedenen Richtungen. Die Richtung, in der die besten magnetischen Eigenschaften erzielt werden können, wird als Orientierungsrichtung des Magneten bezeichnet.
Wenn das magnetische Material während des Produktionsprozesses einen Orientierungsprozess durchläuft, handelt es sich um einen anisotropen größeren Neodym-Magneten. Gesintertes NdFeB wird im Allgemeinen unter Verwendung der Magnetfeldorientierung geformt und gepresst. Daher ist es notwendig, die Orientierungsrichtung, d.h. die zukünftige Magnetisierungsrichtung, vor der Produktion zu bestimmen. Die Magnetfeldorientierung von Pulvern ist eine der Schlüsseltechnologien für die Herstellung von Hochleistungs-NdFeB.
Richtung der Magnetisierung
Legen Sie an die größeren Neodym-Dauermagnete ein Magnetfeld in Richtung der Magnetfeldausrichtung an und erhöhen Sie die Magnetfeldstärke allmählich, bis eine technische Sättigung erreicht ist. Dieser Vorgang wird als Magnetisierung bezeichnet. Gesintertes NdFeB hat im Allgemeinen verschiedene Formen wie Quadrat, Zylinder, Ring, Kachel usw. Als nächstes werden wir über ihre gemeinsamen Magnetisierungsrichtungen sprechen.
Magnetisierungsverfahren:
Der Magnetisierer ist ein Werkzeug zum Magnetisieren von magnetischen Materialien oder Magneten für magnetische Geräte. Er legt ein Magnetfeld an die zu magnetisierenden Produkte aus größeren Neodym-Dauermagneten an. Wenn das magnetisierte Magnetfeld nicht das technische Sättigungsmagnetfeld erreicht, erreichen die Remanenz Bj und die Koerzitivkraft Hcj des Dauermagneten nicht die erwarteten Werte. Wie lässt sich nun die Energie des Magnetisierers bestimmen? Zunächst muss die Größe des Magnetisiergeräts anhand der Größe des Magneten und der Magnetisierungsrichtung bestimmt werden.
Berechnen Sie dann die Größe des Magnetfelds in der Mitte des Werkzeugs. Die Größe des Magnetfelds des Werkzeugs sollte das 3-5-fache der Koerzitivkraft des Magneten betragen. Berechnen Sie schließlich den Magnetisierungsstrom. Anhand des Stroms und der Spannung des Magnetisierers wird schließlich die Kapazität des Energiespeicherkondensators des Magnetisierers bestimmt und die Energie des Magnetisierers ermittelt.
Das Grundprinzip der Magnetisierung besteht darin, den zu magnetisierenden Gegenstand in das Magnetfeld einer Spule zu bringen, die von Gleichstrom durchflossen wird. Es gibt zwei Hauptmethoden: Gleichstrommagnetisierung und Impulsmagnetisierung.
