Dauermagnet Hersteller
Gewiss! Dauermagnete sind Materialien, die kontinuierlich ein Magnetfeld erzeugen. Im Gegensatz zu Elektromagneten, die einen elektrischen Strom benötigen, um ein Magnetfeld zu erzeugen, behalten Dauermagnete ihren Magnetismus bei, ohne dass sie eine externe Stromquelle benötigen.
Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei gesintertem NdFeB um eine Legierung aus Nd2Fe14B, einer Verbindung aus drei Elementen: Neodym Nd, Eisen Fe und Bor B. Gesintertes NdFeB ist jedoch keine einheitliche Phase. Es besteht aus der Nd2Fe14B-Phase und der B-reichen Phase (auch bekannt als Nd1 .1Fe4B4-Phase) und der Nd-reichen Phase (auch bekannt als Seltene-Erden-reiche Phase), von denen die Nd2Fe14B-Phase die Hauptphase oder der Grundbegriff der Dauermagnethersteller ist.
Die meisten Seltenen Erden (RE) bilden eine RE 2Fe14B-Verbindung, die die Grundphase von gesinterten Seltenen Erden-Eisen-Bor-Dauermagneten darstellt und 96%-98% der gesinterten Seltenen Erden-Eisen-Bor-Dauermagnete ausmacht. Alle RE 2Fe14B-Verbindungen haben die gleiche Kristallstruktur, aber ihre magnetischen Eigenschaften sind sehr unterschiedlich, was bedeutet, dass die Zugabe anderer Seltenerdelemente anstelle von Neodym zu gesintertem NdFeB einige Eigenschaften des Magneten verändern kann.
Die Rolle des schweren Seltenerdmetalls Dy als Ersatz für Nd
1. Deutliche Verbesserung der Koerzitivkraft von Magneten
Das anisotrope Feld HA der Dy 2Fe14B-Verbindung ist etwa 2,14 Mal höher als das von Nd2Fe14B. Daher kann der Ersatz von Nd durch eine kleine Menge Dy die Koerzitivfeldstärke Hcj des Magneten deutlich erhöhen. Theoretisch kann die Koerzitivkraft Hcj des Magneten jedes Mal um 11,4 kA/m erhöht werden, wenn 1% (atomarer Anteil) Dy anstelle von Nd-Dauermagnetherstellern verwendet wird. In praktischen Anwendungen ist die Erhöhung der Koerzitivkraft Hcj jedoch mit dem Vorhandensein anderer Komponenten Dauermagnethersteller verbunden.
2. Verringerung der magnetischen Polarisationsintensität Js des Magneten, wodurch sich der Restmagnetismus Br und das maximale magnetische Energieprodukt (BH) m
Theoretisch nimmt die magnetische Polarisationsintensität Js des Magneten jedes Mal um 90mT ab, wenn 1% (atomarer Anteil) Dy anstelle von Nd verwendet wird.
3. Verringern Sie den Temperaturkoeffizienten des Restmagnetismus Br des Magneten und das maximale magnetische Energieprodukt (BH) m
Es ist zu beachten, dass die Zugabe des schweren Seltenerdelements Dy die Rohstoffkosten für gesinterte NdFeB-Permanentmagnete erheblich erhöht, so dass das Verhältnis zwischen Kosten und Magnetleistung umfassend berücksichtigt werden muss.
Die Rolle des schweren Seltenerdmetalls Tb beim Ersatz von Nd
Die Zugabe von Tb zum teilweisen Ersatz von Nd in gesinterten NdFeB-Magneten hat die gleiche Wirkung wie der oben beschriebene Ersatz von Nd durch Dy, aber das anisotrope Feld HA von Tb 2Fe14B ist höher, so dass es die Koerzitivfeldstärke des Dauermagneten effektiver erhöhen kann. Tb hat jedoch weniger Reserven an Seltenerdmineralien als Dy, und sein Preis ist höher.
Die Rolle des Metalls Gd und des Metalls Ho beim Ersatz von Nd
Gd hat die höchsten Reserven unter den Seltenerdmetallen. Gd kann auch die Verbindung Gd2Fe14B bilden. Die magnetische Polarisationsintensität Js und das anisotrope Feld HA dieser Verbindung sind offensichtlich niedrig, aber ihre Curie-Temperatur Tc ist die höchste. Aufgrund der hohen Reserven und des niedrigen Preises von Gd fügen einige Hersteller Gd in Form einer Gadolinium-Eisen-Legierung hinzu, um Nd teilweise zu ersetzen und kostengünstige gesinterte NdFeB-Dauermagnete herzustellen. Aber die Verwendung von Gd als Ersatz für Nd ist eigentlich eine Verschwendung. Sobald sich herausstellt, dass Gd in Zukunft wichtigere Verwendungszwecke hat, wird es sich als unwiederbringlicher Verlust erweisen. Das Ersetzen von Nd durch Ho hat die gleiche Wirkung und stellt die Hersteller von Dauermagneten vor ein Problem.
Die Rolle der leichten Seltenerdmetalle La, Ce und Pr beim Ersatz von Nd
Leichte Seltene Erden sind in großen Mengen vorhanden und relativ billig. Die Entwicklung leichter Seltenerdmetalle zur Verwendung bei der Herstellung von gesinterten NdFeB-Materialien ist förderungswürdig.
Es ist relativ schwierig für La, Fe und B-Metalle, La2Fe14B zu bilden, und die Temperatur ist sehr niedrig, aber wenn es einmal gebildet ist, ist es unter 860°C stabil. Auf Nd entfallen 65%-75% der Kosten für gesintertes NdFeB, und die derzeitigen Kosten für La betragen etwa ein Zehntel von Nd.
Der Ersatz von Nd durch La kann die Kosten senken und die umfassende Nutzung von Seltenerdressourcen fördern. Mit steigendem La-Gehalt nehmen die magnetische Polarisation Js, die Remanenz Br, die Koerzitivfeldstärke Hcj und das maximale magnetische Energieprodukt (BH) m der Legierung ab. La ist ein nichtmagnetisches Atom, das aufgrund der magnetischen Verdünnung eine Abnahme von (BH)m verursacht. Es nimmt viel schneller ab als die Hersteller von Permanentmagneten Br.
Ce2Fe14B hat eine schlechte Stabilität und ist schwieriger zu bilden. Mit steigendem Ce-Gehalt nehmen alle magnetischen Eigenschaften ab. Gleichzeitig führt der Zusatz von Ce dazu, dass die Curie-Temperatur und die Temperaturstabilität des Magneten sinken.
Pr2Fe14B-Verbindung hat mehrere grundlegende Bedingungen, die als Dauermagnetmaterial verwendet werden können Dauermagnethersteller, und gute magnetische Eigenschaften können durch Sintern bei etwa 1060°C Dauermagnethersteller erhalten werden. Gesinterte NdFeB-Dauermagnete mit guten magnetischen Eigenschaften können mit (PrNd)-Fe-Metall als Rohmaterial hergestellt werden. Es ist zu beachten, dass Pr leichter oxidiert als Nd, und die Menge an Pr muss für einige Materialien, die eine hohe Stabilität erfordern, entsprechend kontrolliert werden.
Die Rolle anderer Metalle als Ersatz für Fe
Der gesinterte NdFeB-Dauermagnetwerkstoff hat Mängel wie niedrige Koerzitivfeldstärke und Curie-Temperatur, schlechte Temperaturstabilität, niedrige Betriebstemperatur (etwa 80 °C) und schlechte Korrosionsbeständigkeit. Aus diesem Grund wurden die Auswirkungen verschiedener Elemente auf NdFeB-Dauermagnetwerkstoffe eingehend untersucht.
1. Die Wirkung von Kobalt-Co, das Fe teilweise ersetzt, auf gesintertes NdFeB
Mit zunehmendem Co-Gehalt steigt die Curie-Temperatur der Legierung linear an, und der reversible Temperaturkoeffizient α der magnetischen Induktion nimmt deutlich ab. Wenn der Co-Gehalt weniger als 5% (Atomfraktion), (BH) m und Br kaum verringern Permanentmagnet Hersteller; wenn der Co-Gehalt größer als 30% ist, verschiedene magnetische Leistungsparameter deutlich sinken. Der zusätzliche Co-Gehalt von weniger als 10% ist sehr vorteilhaft. Er erhöht nicht nur die Curie-Temperatur der Legierung, sondern erhält auch die hohen magnetischen Eigenschaften aufrecht. Gleichzeitig wird auch der Temperaturkoeffizient der magnetischen Induktion verbessert.
2. Die Rolle von Al, das Fe teilweise ersetzt
Die Forschungsergebnisse der Wissenschaftler zeigen, dass die Zugabe einer kleinen Menge Aluminium die Koerzitivkraft des ternären Nd-Fe-B-Materials erheblich verbessern kann. Die Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass auf der Grundlage von Nd-Fe-Co-B Dauermagneten Hersteller Materialien, Zugabe von Al kann für die Verringerung der Koerzitivfeldstärke durch die Zugabe von Co verursacht kompensieren, so Nd-Fe-Co-Al-Nd-Fe-Co-Al- mit höheren umfassenden Leistung erhalten werden kann. B-Legierung.
3. Die Rolle von Cu, das das Fe-Paar teilweise ersetzt
Die Forschung hat herausgefunden, dass die Zugabe einer kleinen Menge Kupfer Cu zu den Systemen (Nd,Dy)-Fe-B und (Nd,Dy)-(Fe, Co)-B die Koerzitivfeldstärke deutlich erhöhen kann, während Br fast verschwindet, so dass Dauermagnete mit hohem Hcj und hohem (BH)m hergestellt werden können.
4. Andere Elemente ersetzen teilweise die Rolle des Fe-Paares
Auf der Grundlage der ternären Nd-Fe-B-Legierung, das Hinzufügen einer kleinen Menge von Niob Nb oder Zirkonium Zr, um einen Teil des Eisens ersetzen kann effektiv verbessern die Hcj und Rechtwinkligkeit Hk der Legierung Dauermagnet Hersteller, während die Br sinkt sehr wenig. Zur gleichen Zeit ist es unmöglich, den magnetischen Fluss der Legierung zu reduzieren. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass der maximale Gehalt an Niob Nb in der Nd-Fe-B-Legierung 3% (Atombruch) beträgt. Die Zugabe von überschüssigem Nb führt dazu, dass die Koerzitivkraft der Legierung schnell abnimmt und Nd2Fe14B instabil wird.
Der Zusatz von Gallium Ga kann die Koerzitivfeldstärke der Legierung deutlich erhöhen und das irreversible Magnetfeld hirr verringern. In Nd-Fe-Co-B-Legierungen nimmt mit steigendem Co-Gehalt das Hcj der Legierung ab, aber wenn Ga hinzugefügt wird, erhöht sich die Koerzitivfeldstärke der Dauermagnethersteller. Es wird erwartet, dass es bei Legierungen mit Ga-Zusatz möglich sein wird, Dauermagnetwerkstoffe der Serie Nd-Fe-B mit hohem Curiepunkt und hohem Hcj herzustellen.
Der kombinierte Zusatz von Gallium Ga und Niob Nb kann die Temperaturstabilität der Legierung erheblich verbessern.
Gesinterte Neodym-Eisen-Bor-Magnete (NdFeB) bestehen in der Regel aus den folgenden Elementen:
Neodym (Nd):
Neodym ist das wichtigste Seltenerdelement in NdFeB-Magneten und trägt zu ihrer hohen Magnetkraft bei. Es bildet die Grundlage des Magnetmaterials.
Eisen (Fe):
Eisen ist das wichtigste magnetische Element in NdFeB-Magneten. Es macht den größten Teil der Zusammensetzung des Magneten aus und sorgt für die ferromagnetischen Eigenschaften.
Bor (B):
Bor wird der NdFeB-Legierung zugesetzt, um ihre magnetischen Eigenschaften, insbesondere Koerzitivfeldstärke und Remanenz, zu verbessern. Bor trägt dazu bei, die Magnetisierung des Magneten zu stabilisieren.
Dysprosium (Dy):
Dysprosium wird üblicherweise in kleinen Mengen zugesetzt, um die Koerzitivfeldstärke und die thermische Stabilität von NdFeB-Magneten zu erhöhen, insbesondere bei Hochtemperaturanwendungen.
Terbium (Tb):
Terbium ist ein weiteres Seltenerdelement, das NdFeB-Magneten häufig zugesetzt wird, um deren Koerzitivfeldstärke, insbesondere bei hohen Temperaturen, zu verbessern.
Andere Spurenelemente:
Geringe Mengen anderer Elemente wie Praseodym (Pr), Samarium (Sm), Gadolinium (Gd) und Holmium (Ho) können ebenfalls hinzugefügt werden, um die magnetischen Eigenschaften des NdFeB-Magneten weiter zu verbessern.
Die genaue Zusammensetzung und das Verhältnis dieser Elemente kann je nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung des Magneten variieren. Neodym, Eisen und Bor sind jedoch die Hauptbestandteile, während Dysprosium und Terbium in geringeren Mengen hinzugefügt werden, um die Eigenschaften des Magneten anzupassen.
Messung des Oberflächenmagnetismus
Der Oberflächenmagnetismus ist der am einfachsten zu messende Parameter der Magnetleistung im täglichen Leben. Er kann direkt mit einem Gauss-Meter gemessen werden, was sehr praktisch ist. Wenn Form und Größe des Magneten feststehen, wird die Leistung des Magneten oft durch den Vergleich des Oberflächenmagnetismus (bei nicht mehrpoliger Magnetisierung usw.) von Dauermagnetherstellern beurteilt und verglichen. Bei einigen Magneten, die besonders groß oder klein sind und besondere Formen haben, ist es schwierig, den magnetischen Fluss zu messen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Messung des magnetischen Flusses des Messgeräts sehr wichtig.
Zur Messung des Oberflächenmagnetismus von Dauermagneten wird in der Regel ein Gauß-Meter, auch Tesla-Meter genannt, verwendet. Die Hall-Sensorelemente auf den Gaussmetern verschiedener Hersteller sind unterschiedlich, und der für denselben Magneten gemessene Oberflächenmagnetismus ist nicht genau derselbe. Außerdem ist zu beachten, dass die Messnormen für Gaußmessgeräte in verschiedenen Ländern unterschiedlich sind.
Die Messung des Oberflächenmagnetismus ist nicht objektiv und ist kein Parameter, der die Leistung des Magneten vollständig widerspiegeln kann. Daher ist es nicht empfehlenswert, ihn als Bewertungsindex beim Handel mit Produkten zu verwenden.
Die Beziehung zwischen Oberflächenmagnetismus und Magnetleistung (Remanenz)
Der Restmagnetismus bezieht sich auf die magnetische Induktionsstärke, die im Ferromagneten erhalten bleibt, wenn das äußere Magnetfeld verwendet wird, um den Ferromagneten in einen gesättigten Zustand zu magnetisieren, und dann das äußere Magnetfeld allmählich auf Null reduziert wird Dauermagnethersteller. Die vollständige Bezeichnung lautet magnetische Restinduktionsstärke (Br), und die Einheit ist Tesla oder Gaußscher Dauermagnethersteller. Die Remanenz wird durch die Eigenschaften des Magneten selbst bestimmt. Die Remanenz desselben Magneten ist unter bestimmten Bedingungen unverändert und hat einen einzigen Wert.
Der Restmagnetismus bestimmt bis zu einem gewissen Grad den Oberflächenmagnetismus eines Magneten, aber Magnete mit demselben Restmagnetismus haben nicht denselben Oberflächenmagnetismus. Der Oberflächenmagnetismus wird auch durch die Form, Größe und Magnetisierungsmethode des Magneten beeinflusst.
Bei zwei Magneten gleicher Form und Größe hat derjenige mit dem höheren Restmagnetismus auch einen höheren Oberflächenmagnetismus.
Bei zwei Magneten mit unterschiedlichen Formen und Größen kann der Restmagnetismus nicht einfach durch den Oberflächenmagnetismus bestimmt werden.
Der Remanenzmagnetismus wird in einem geschlossenen Kreislauf geprüft, während der Oberflächenmagnetismus in einem offenen Kreislauf mit einem Gauß-Meter geprüft wird. Gleichzeitig hat der Magnet selbst ein entmagnetisierendes Feld, so dass bei Dauermagnetherstellern der maximale Oberflächenmagnetismus eines einzelnen Magneten viel kleiner ist als sein remanenter Magnetismus. Gegenwärtig liegt der maximale Remanenzmagnetismus von gesinterten NdFeB-Magneten bei etwa 14000Gs, so dass wir mit Sicherheit sagen können, dass der maximale Oberflächenmagnetismus eines einzelnen NdFeB-Magneten 14000Gs nicht überschreiten kann Dauermagnethersteller. (Beachten Sie, dass es sich um einen "einzelnen Magneten" handelt. In einigen magnetischen Baugruppen und Magnetanordnungen kann der Oberflächenmagnetismus des Magneten durch ein spezielles Magnetkreisdesign verbessert werden.)
Berechnung des Oberflächenmagnetismus von NdFeB-Magneten
Da die gesinterten Dauermagnethersteller ein extrem hohes magnetisches Anisotropiefeld haben und die Magnetisierungsvektoren in der leichten Magnetisierungsrichtung Dauermagnethersteller angeordnet sind, können wir ihn als einen gleichmäßig magnetisierten Körper betrachten. Auf diese Weise kann die aktuelle Shell-Modell angewendet werden, um das Magnetfeld durch den Magneten im Raum erzeugt zu berechnen. magnetischen Feldes. Derzeit basieren viele Berechnungsmodelle für Oberflächenmagnetismus im Internet auf diesem Prinzip, um die Berechnungsformel abzuleiten.
Sie beruht jedoch auf zwei Annahmen. Die eine ist, dass der Magnet ein völlig gleichmäßig magnetisierter Körper ist, und die andere ist, dass die Entmagnetisierungskurve eine gerade Linie ist. Die tatsächliche Situation ist nicht ganz zutreffend. Daher gibt es eine gewisse Differenz zwischen den berechneten und den tatsächlich gemessenen Ergebnissen. Neben dem Restmagnetismus wird der Oberflächenmagnetismus von Magneten stark von der Form und Größe beeinflusst. Die Berechnungsformeln für den Oberflächenmagnetismus, die für Magnete verschiedener Formen gelten, sind unterschiedlich.
