Stärkster Neodym-Magnet
Die Bestimmung des "stärksten" stärksten Neodym-Magneten hängt davon ab, welche spezifische Metrik Sie verwenden, um die Stärke zu definieren. stärksten Neodym-Magneten sind in der Regel durch ihre maximale Energieprodukt, das ein Maß für ihre magnetische Stärke ist gekennzeichnet. Das maximale Energieprodukt wird gewöhnlich in Einheiten von MegaGauss Oersted (MGOe) oder Tesla angegeben.
Zum Zeitpunkt meiner letzten Aktualisierung im Januar 2022 waren stärkste Neodym-Magnete mit maximaler Energie im Bereich von 40 MGOe bis 52 MGOe allgemein erhältlich. Es ist jedoch erwähnenswert, dass die Forschung und Entwicklung in der Magnettechnologie weiter voranschreitet, so dass es jetzt möglicherweise noch stärkere Neodym-Magnete gibt.
Bei der Suche nach dem "stärksten" stärksten Neodym-Magneten sollten Sie in der Regel einen Magneten mit der höchsten maximalen Energie finden, der für Ihre Anwendung geeignet ist. Es ist auch wichtig, Faktoren wie Größe, Form und Temperaturstabilität zu berücksichtigen, da diese die Leistung des Magneten in verschiedenen Anwendungen beeinflussen können.
Bringen Sie den stärksten Neodym-Dauermagneten in eine bestimmte Form, nehmen Sie den Blockmagneten in der Abbildung unten als Beispiel. Wenn Sie die Magnetisierungskurve im offenen Stromkreis entlang der x-, y- und z-Richtung des Magneten messen, können Sie feststellen, dass die Magnetisierung entlang der x-Richtung nur ein geringeres Magnetfeld erfordert. (H1) kann er bis zur technischen Sättigung magnetisiert werden, während in y- bzw. z-Richtung gemessen ein höheres Magnetfeld erforderlich ist, um ihn bis zur technischen Sättigung zu magnetisieren.
Dieses Phänomen wird als Formanisotropie des stärksten Neodym-Dauermagneten bezeichnet. Die Richtung, die ein kleineres Magnetfeld erfordert, um ihn bis zur technischen Sättigung zu magnetisieren, wird als leichte Magnetisierungsrichtung bezeichnet; die Richtung, die das größte Magnetfeld erfordert, um ihn bis zur technischen Sättigung zu magnetisieren, wird als schwere Magnetisierungsrichtung bezeichnet.
Warum zeigen die stärksten Neodym-Dauermagnete mit einer bestimmten Form (nicht kugelförmig) eine Formanisotropie? Dies hängt mit dem Entmagnetisierungsfeld des Dauermagneten zusammen.
Wir wissen, dass Block- oder zylindrische Dauermagnete immer N-Pole und S-Pole haben. Das Vorhandensein von Magnetpolen erzeugt ein Magnetfeld um ihn herum und im Inneren des stärksten Neodym-Magneten.
Das von den Magnetpolen eines Dauermagneten erzeugte Magnetfeld verläuft immer vom N-Pol zum S-Pol, sowohl um den Magneten herum als auch im Inneren. Das Entmagnetisierungsfeld im Inneren des stärksten Neodym-Dauermagneten wird durch Hd dargestellt, und seine Richtung ist vom N-Pol zum S-Pol. Die Richtung des magnetischen Moments Mm des Dauermagneten oder die Richtung der Magnetisierungsintensität verläuft vom S-Pol zum N-Pol. Das Hd im Inneren des Dauermagneten ist der Magnetisierungsintensität M entgegengesetzt und spielt die Rolle der Entmagnetisierung, weshalb es als Entmagnetisierungsfeld bezeichnet wird.
Wie wird das Entmagnetisierungsfeld eines starken Neodym-Dauermagneten erzeugt? Wir können uns einen Dauermagneten so vorstellen, dass er aus zwei Magneten besteht, A und B. Magnet A befindet sich im Magnetfeld, das von Magnet B erzeugt wird, und Magnet B befindet sich ebenfalls im Magnetfeld, das von Magnet A erzeugt wird. Diese Magnetfelder verlaufen einfach vom N-Pol zum S-Pol, sind also der Magnetisierungsrichtung des stärksten Neodym-Magneten entgegengesetzt, weshalb man sie Entmagnetisierungsfeld nennt.
Die Entmagnetisierungsfeldstärke des stärksten Neodym-Dauermagneten hängt von der Form und Größe des Dauermagneten ab. Zum Beispiel ändert sich die Entmagnetisierungsfeldstärke eines ringförmigen Dauermagneten mit der Größe des Spalts im ringförmigen Dauermagneten (d. h. der Länge des Dauermagneten).
Wenn der ringförmige, stärkste Neodym-Dauermagnet in Richtung der Ringachse magnetisiert wird, entsteht kein Entmagnetisierungsfeld; wenn die Hälfte des ringförmigen Dauermagneten abgeschnitten wird, ist das Entmagnetisierungsfeld des halbkreisförmigen Rings Hd; je kürzer der ringförmige Dauermagnet abgeschnitten wird, desto kürzer ist er. Je kürzer der Ringmagnet geschnitten wird, desto kürzer wird er, und der Absolutwert seines Entmagnetisierungsfeldes Hd nimmt ebenfalls allmählich zu. Die Reihenfolge, in der der Absolutwert des Entmagnetisierungsfeldes allmählich zunimmt, ist Hd(e)>Hd(d)>Hd(c)>Hd(b)>Hd(a)→0.
Wenn die Koerzitivkraft Hcj des Dauermagneten nicht groß genug ist, kann der Dauermagnet, wenn er dünn gemacht und entlang der dünnen Richtung magnetisiert wird, nicht aufgeladen werden, weil das Entmagnetisierungsfeld zu groß ist.
Die Größe des Entmagnetisierungsfeldes eines Dauermagneten hängt von der Form und dem Größenverhältnis des Magneten ab. Experimente und theoretische Berechnungen können beweisen, dass das Entmagnetisierungsfeld des Dauermagneten Hd=-NM ist, wobei M die Magnetisierungsintensität des stärksten Neodym-Dauermagneten ist, N der Entmagnetisierungsfaktor, und das negative Vorzeichen in der Formel bedeutet, dass die Richtung von Hd entgegengesetzt zu M ist.
Für einen unendlich langen, runden, stabförmigen, stärksten Neodym-Dauermagneten kann der Entmagnetisierungsfaktor N1 in Längsrichtung und der Entmagnetisierungsfaktor Nd in Richtung des Durchmessers durch die folgende Formel ausgedrückt werden, wobei k der Größenfaktor ist, k=l/d, d der Durchmesser des Stabmagneten und l die Länge.
Heißgepresste und thermisch verformte NdFeB-Magnete wurden fast gleichzeitig mit gesinterten NdFeB-Magneten erfolgreich erforscht und entwickelt. Im Jahr 1985 berichtete das General Motors (GM) Research Center in den Vereinigten Staaten, dass durch Heißpressen von schnell abschreckendem NdFeB-Magnetpulver in einer Argon-Umgebung bei 700°C ein isotroper Magnet mit fester Dichte erhalten werden kann, der später MQ-Ⅱ-Magnet genannt wurde.
Wenn der isotrope Neodym-Magnet mit fester Dichte einer thermischen Verformung unterzogen wird, d. h. wenn der MQ-Ⅱ-Magnet bei einer Temperatur von über 700 °C auf weniger als 50% der ursprünglichen Höhe heißgeköpft wird, kann die Achse der leichten Magnetisierung auf mehr als 75% in Richtung der Spitze erhöht werden. Orientierungsgrad, feste Dichte anisotrope thermische Verformung Magnete hergestellt werden. Diese drei stärksten Neodym-Magnete werden MQ genannt.
Die Abbildung unten zeigt die Entmagnetisierungskurve des schnell abschreckenden Nd0.13(Fe0.95B0.05)0.87-Pulvers, des MQ-Ⅱ-Magneten und des MQ-Ⅲ-Magneten, wobei die Pressrichtung (∥) und senkrecht zur Pressrichtung (⊥) Der Unterschied zwischen den gemessenen Kurven kann den Grad der Ausrichtung des Magneten widerspiegeln. Offensichtlich ist der in den beiden Richtungen von MQ-II gemessene Unterschied nicht groß, aber es gibt immer noch eine gewisse Ausrichtung, während MQ-III eine starke Ausrichtung aufweist. Bezeichnenderweise ist die Entmagnetisierungskurve in Pressrichtung (∥) sehr nahe an der quadratischen Form des gesinterten NdFeB-Magneten, während die große Remanenz, die senkrecht zur Pressrichtung (⊥) beibehalten wird, auf eine unzureichende Orientierung hinweist.
Da die Temperaturen für das Heißpressen und die thermische Verformung nicht hoch sind und die Einwirkungszeit nicht lang ist, bleibt die Feinkornstruktur (im Nano- oder Submikronbereich) des schnell abgeschreckten NdFeB-Magnetpulvers im Wesentlichen erhalten, so dass die MQ-Ⅱ- und MQ-Ⅲ-Magnete immer noch ein hohes HcJ aufweisen, insbesondere ist das HcJ von MQ-Ⅱ nur 1~2kOe niedriger als das des ursprünglichen Pulvers. Lange Zeit danach produzierte GM Company MQ-Ⅱ und MQ-Ⅲ-Magnete. Bis Anfang des 21. Jahrhunderts verlagerte das Unternehmen die Produktion von schnell abgeschrecktem NdFeB-Magnetpulver nach Tianjin, und die Produktionslinien für MQ-Ⅱ- und MQ-Ⅲ-Magnete wurden nach Tianjin verlegt. Mexiko stellte kurz darauf die Produktion ein.
Die Analyse der chemischen Zusammensetzung von NdFeB-Magneten umfasst im Allgemeinen die stärksten Neodym-Magnetmaterialien:
1 - Analyse der chemischen Zusammensetzung von Rohstoffen, einschließlich der chemischen Zusammensetzung von Rohstoffen aus Seltenerdmetallen sowie der chemischen Zusammensetzung von industriellem reinem Fe, B-Fe-Legierungen und anderen Metallen wie Ga, Al, Nb, Zr, usw;
2 - Die chemische Zusammensetzung des Magneten. Wenn es sich um einen unbekannten Magneten handelt oder es ein Problem mit dem Magneten gibt, muss er analysiert werden. Wenn die Qualität des Produkts normal ist, muss es nicht analysiert werden. Die chemische Zusammensetzung des Magneten umfasst Seltenerdmetallelemente wie Nd, Pr, Ce, Dy, Ho, Gd, Tb usw. und andere Metallelemente wie Cu, Al, Nb, Zr, Ga, Co, Ti usw;
3 - Analyse des Gehalts an anderen nichtmetallischen Elementen, wie Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und anderen Elementen.
In diesem Artikel stellen wir hauptsächlich die Analyse der Zusammensetzung von Rohstoffen und Magneten vor. Wir werden in der nächsten Ausgabe über die Analyse von Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff in Magneten sprechen.
Die Analyse der Zusammensetzung von NdFeB ist die gleiche wie die von Stahlwerkstoffen und Nichteisenmetallwerkstoffen, einschließlich traditioneller Analysemethoden und moderner physikalischer Analysemethoden.
Die traditionelle Analysemethode besteht darin, die Farb-, Massen- und Volumenänderungen der Reaktanten, die durch die chemische Reaktion zwischen einem bestimmten Element im Material und einer bestimmten Substanz entstehen, zur Durchführung einer chemischen Analyse zu verwenden. Diese Methode ist zeit- und arbeitsaufwändig, und die persönliche Erfahrung hat einen erheblichen Einfluss auf die Analyseergebnisse. Sie wird bei der Qualitätskontrolle von NdFeB-Materialien nur selten eingesetzt.
Moderne physikalische Analysemethoden nutzen vor allem die Wellenlänge und Intensität der Spektrallinien, die entstehen, wenn die Elektronen in den Atomen eines bestimmten Elements in verschiedene Schalen springen, um die im Material enthaltenen Elemente und Inhalte zu analysieren. Moderne physikalische Analysemethoden verwenden hauptsächlich Instrumente zur Analyse, mit denen mehrere Elemente gleichzeitig analysiert werden können. Die Analysegeschwindigkeit ist hoch, aber auch die Kosten sind hoch. Es gibt drei Hauptkategorien von modernen physikalischen Analysemethoden: Plasmaspektrometrie, Atomabsorptionsspektrometrie und Atomfluoreszenzspektrometrie. Die Plasmaspektroskopie wird vor allem bei der Analyse der Zusammensetzung von Stahlwerkstoffen, Seltenerdmetallen und -verbindungen sowie Seltenerd-Permanentmagnetwerkstoffen eingesetzt.
Die chemische Zusammensetzung von NdFeB-Magneten (Neodym-Eisen-Bor) ist entscheidend für ihre außergewöhnlichen magnetischen Eigenschaften. Hier finden Sie eine Analyse der typischen chemischen Zusammensetzung von NdFeB-Magneten:
Neodym (Nd): Neodym ist das Seltenerdelement, das den NdFeB-Magneten ihren Namen gibt. Es macht in der Regel etwa 30-35% des Gewichts der Legierung aus. Neodym trägt zu der hohen Magnetisierung des Materials bei.
Eisen (Fe): Eisen ist ein Hauptbestandteil von NdFeB-Magneten und macht in der Regel etwa 60-65% der Legierung aus. Eisen sorgt für die strukturelle Integrität des Magneten und trägt zur Erhaltung seiner magnetischen Eigenschaften bei.
Bor (B): Bor ist ein weiteres wesentliches Element in NdFeB-Magneten und macht in der Regel etwa 1-1,5% der Legierung aus. Bor spielt eine entscheidende Rolle bei der Bildung der Kristallstruktur des Materials, die für seine magnetischen Eigenschaften entscheidend ist.
Andere Elemente: Zusätzlich zu den Primärelementen können der Legierung geringe Mengen anderer Elemente zugesetzt werden, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Dazu können Elemente wie Dysprosium (Dy), Terbium (Tb), Kobalt (Co) und Aluminium (Al) gehören. Diese Elemente werden häufig hinzugefügt, um die Koerzitivfeldstärke (die Fähigkeit, einer Entmagnetisierung zu widerstehen) und die thermische Stabilität des Magneten zu verbessern.
Die genaue Zusammensetzung von NdFeB-Magneten kann je nach der spezifischen Sorte oder Formulierung des Magneten sowie den für bestimmte Anwendungen vorgenommenen Anpassungen variieren. Die Hersteller kontrollieren sorgfältig die Zusammensetzung und Verarbeitung der Legierung, um die gewünschten magnetischen Eigenschaften zu erzielen, einschließlich eines maximalen Energieprodukts und einer maximalen Koerzitivfeldstärke, und gleichzeitig die mechanische Integrität und Stabilität zu gewährleisten.
Die Kombination von Neodym, Eisen, Bor und anderen Elementen in präzisen Proportionen führt zu NdFeB-Magneten mit außergewöhnlicher Magnetkraft, was sie für verschiedene industrielle, kommerzielle und private Anwendungen unentbehrlich macht.
