Imán permanente Ndfeb
El NdFeB, como material magnético permanente de tierras raras de tercera generación, se ha utilizado ampliamente debido a sus excelentes propiedades magnéticas. Sin embargo, los imanes permanentes de NdFeB también presentan deficiencias como la baja temperatura de Curie, el gran coeficiente de temperatura de la fuerza coercitiva y la escasa estabilidad química. El enorme consumo de recursos de tierras raras de praseodimio, neodimio, disprosio y terbio ha hecho que la gente se preocupe por los daños medioambientales y la seguridad de los recursos de tierras raras.
Preocupaciones actuales. Por lo tanto, mientras los profesionales de los materiales magnéticos mejoran constantemente el rendimiento de los materiales magnéticos permanentes de NdFeB, también desarrollan activamente otros nuevos materiales magnéticos permanentes.
En 1990, el profesor irlandés Coey utilizó la reacción en fase gaseosa-sólida para sintetizar compuestos intermetálicos intersticiales RE2Fe17Nx. A través de la investigación, descubrió que los compuestos Sm2Fe17Nx tienen excelentes propiedades magnéticas intrínsecas, anunciando el nacimiento de los materiales magnéticos permanentes de tierras raras SmFeN.
El producto máximo teórico de energía magnética del imán permanente de samario hierro nitrógeno alcanza 62MGOe (ligeramente inferior al de Nd2Fe14B, 64MGOe), y su fuerza coercitiva y temperatura de Curie son muy superiores a las de NdFeB, por lo que puede utilizarse más ampliamente en entornos de alta temperatura, como los motores.
Además de unas excelentes propiedades magnéticas integrales, el nitrógeno de hierro de samario tiene una buena resistencia a la corrosión y a la oxidación, y no contiene elementos metálicos estratégicos en comparación con el cobalto de samario; en comparación con el boro de hierro de neodimio, no es necesario consumir costosas tierras raras como el praseodimio, el neodimio, el disprosio y el terbio. elementos (el contenido de elementos de samario es relativamente grande y el precio no es elevado), cumple plenamente las condiciones para convertirse en un nuevo material magnético permanente.
Esta atractiva perspectiva hizo que el nitrógeno de hierro y samario fuera en su día el tema más candente en la investigación y el desarrollo de materiales magnéticos permanentes. Desde el descubrimiento de los materiales magnéticos permanentes de tierras raras de la serie Sm2Fe17Nx por Coey y otros, se ha producido un rápido auge de la investigación de materiales magnéticos permanentes de la serie Sm2Fe17Nx en todo el mundo. En aquel momento, imán permanente ndfeb, cientos de laboratorios de todo el mundo se dedicaban a la investigación en este campo. Sin embargo, una serie de experimentos posteriores demostró que este material de imán permanente no tenía éxito en el camino hacia la industrialización, y la investigación fue caliente y fría.
En los últimos años, con el rápido desarrollo de la industria del automóvil y la miniaturización y ligereza de los aparatos electrónicos, la gente ha planteado mayores requisitos de temperatura de funcionamiento ambiental y rendimiento magnético para los imanes permanentes. Los materiales magnéticos permanentes de tierras raras de la serie Sm2Fe17Nx tienen buena temperatura y El valor potencial de aplicación de los materiales magnéticos permanentes de ndfeb con estabilidad y excelentes propiedades magnéticas ha vuelto a atraer la atención de la gente, y los materiales magnéticos permanentes de la serie Sm2Fe17Nx también han marcado el comienzo de un nuevo auge de la investigación y el desarrollo.
Debido a la subida de precios provocada por el desarrollo y el uso a gran escala de las tierras raras, el aumento del precio del Nd ha provocado un incremento del coste de producción de Nd-Fe-B, mientras que la tierra rara Sm se encuentra en un estado de superávit relativo. El desarrollo de Sm-Fe-N favorece la reducción de costes y el fortalecimiento de la utilización integral de los recursos de tierras raras. . Por lo tanto, es probable que el Sm-Fe-N sustituya al Nd-Fe-B, tanto en términos de propiedades magnéticas como de coste de producción, y se convierta en el material magnético permanente de tierras raras de cuarta generación que la gente espera con impaciencia.
Tras más de 20 años de investigación y exploración, aún no se ha resuelto el problema de la producción industrial a gran escala de Sm-Fe-N. El estudio descubrió que el Sm-Fe-N se descompone en SmN y Fe a temperaturas superiores a 873K y pierde sus propiedades magnéticas permanentes. En gran medida, su aplicación en imanes sinterizados es limitada. Actualmente, con Sm-Fe-N sólo se pueden preparar imanes moldeados por inyección, imanes adheridos e imanes de caucho. Al principio, se utilizaban como aglutinantes sustancias orgánicas como el nailon y la resina epoxi.
Dado que estos aglutinantes sólo pueden utilizarse por debajo de 200°C, no pueden aprovechar todo su potencial. El Sm2Fe17Nx tiene la ventaja de su buen rendimiento a altas temperaturas, por lo que la forma de lograr avances tecnológicos y la posibilidad de desarrollar nuevos ligantes son la clave de la competencia entre los imanes de Sm2Fe17Nx y los de Nd-Fe-B. En los últimos años, algunos metales de bajo punto de fusión han empezado a recibir una amplia atención.
Se utilizan metales de bajo punto de fusión, como el Zn y el Sn, como aglutinantes. Sin embargo, al utilizar metales de bajo punto de fusión, como el Zn, como ligantes, se reduce la intensidad de la magnetización de saturación, por lo que la (BH) máx. es menor. Puede verse que, para dar todo el juego al rendimiento de Sm2Fe17Nx, es crucial encontrar un buen ligante. Al mismo tiempo, la preparación de imanes densificados de Sm2Fe17Nx sigue siendo perseguida por los investigadores científicos, ya que los imanes densificados pueden mostrar mejor las propiedades magnéticas teóricas.
Según las estadísticas de la Asociación Japonesa de Imanes Adheridos, basándose en las ventajas de rendimiento de los materiales magnéticos de samario hierro nitrógeno, como sus elevadas propiedades magnéticas, alta resistencia a la corrosión, resistencia a la desmagnetización a altas temperaturas y buena libertad de conformación, sus direcciones de aplicación son principalmente las comunicaciones de información, la producción industrial y la electrónica doméstica.
Así como en automoción y otros campos, incluyendo altavoces/parlantes, motores de obturador de cámara, motores de husillo, adsorción de disco, rodillos magnéticos, motores de ventilador, motores lineales, maquinaria y equipos totalmente automáticos, motores de alta velocidad, acondicionadores de aire, motores domésticos, sensores magnéticos, bombas, maquinaria auxiliar, etc .
En la actualidad, el Sm2Fe17Nx ha avanzado mucho en la preparación y aplicación de imanes de enlace, pero la densificación sigue siendo un objetivo perseguido y luchado por muchos trabajadores de materiales magnéticos. Una vez que se desarrolle un proceso de preparación adecuado, será posible conseguirla. Las propiedades magnéticas teóricas aceleran el proceso de comercialización de los imanes de samario hierro nitrógeno.
El nitruro de hierro de samario (SmFeN) es un tipo relativamente nuevo de material de imán permanente de tierras raras ndfeb que ha ido ganando atención por sus aplicaciones potenciales. Los imanes de SmFeN forman parte de una clase más amplia de materiales conocidos como imanes de tierras raras, que también incluye los imanes de neodimio (NdFeB) y samario-cobalto (SmCo).
El material magnético SmFeN está compuesto principalmente de samario (Sm), hierro (Fe) y nitrógeno (N). Se caracteriza por su estructura cristalina y sus propiedades magnéticas únicas. Los imanes SmFeN presentan una alta coercitividad (resistencia a la desmagnetización), lo que los hace adecuados para aplicaciones en las que se requieren campos magnéticos intensos.
Algunas ventajas potenciales de los imanes SmFeN son:
- Alta coercitividad: Los imanes de SmFeN pueden mantener su magnetización incluso en entornos de alta temperatura y alto campo magnético, lo que los hace adecuados para aplicaciones exigentes.
- Disponibilidad de elementos de tierras raras: A diferencia del neodimio, que es relativamente escaso y está sujeto a fluctuaciones de precio, el samario es más abundante y estable en cuanto a disponibilidad, lo que podría hacer de los imanes SmFeN una opción más fiable para determinadas aplicaciones.
- Estabilidad térmica: Los imanes de SmFeN tienen una buena estabilidad térmica, lo que les permite conservar sus propiedades magnéticas a temperaturas elevadas.
- Reducción potencial de costes: Aunque los imanes de SmFeN aún están en fase de desarrollo, tienen potencial para ofrecer una alternativa rentable a otros imanes de tierras raras gracias a la abundancia de samario y a unos procesos de fabricación potencialmente más sencillos.
A pesar de estas ventajas, los imanes SmFeN siguen siendo objeto de investigación y desarrollo para optimizar sus propiedades y procesos de producción. Aún no han alcanzado un uso comercial generalizado como imán permanente ndfeb, pero son prometedores para diversas aplicaciones, como motores eléctricos, sensores magnéticos y dispositivos de grabación magnética, entre otros. Las investigaciones en curso pretenden mejorar aún más su rendimiento y explorar nuevas aplicaciones para este material magnético emergente.
Los materiales de imán permanente ndfeb son sustancias que poseen propiedades magnéticas y se utilizan para crear imanes para diversas aplicaciones. Estos materiales pueden clasificarse en diferentes categorías en función de sus propiedades magnéticas, composición y métodos de producción. Algunos tipos comunes de materiales magnéticos de imán permanente ndfeb incluyen:
Materiales ferromagnéticos: Estos materiales imán permanente ndfeb son fuertemente atraídos por imán permanente ndfeb y pueden ser magnetizados ellos mismos imán permanente ndfeb. Algunos ejemplos son el hierro (Fe), el cobalto (Co), el níquel (Ni) y sus aleaciones. Los materiales ferromagnéticos se utilizan ampliamente en imanes permanentes debido a las fuertes propiedades magnéticas del imán permanente ndfeb.
Imanes de tierras raras: Estos imanes permanentes ndfeb imán ndfeb están fabricados con aleaciones que contienen elementos de tierras raras como neodimio (Nd), samario (Sm) y praseodimio (Pr), combinados con metales de transición. El neodimio hierro boro (NdFeB) y el samario cobalto (SmCo) son los tipos más comunes de imanes de tierras raras, conocidos por su gran fuerza magnética y su resistencia a la desmagnetización.
Imanes cerámicos (imanes de ferrita): Estos imanes están hechos de un tipo de material cerámico compuesto de óxido de hierro (Fe2O3) combinado con otros elementos como estroncio (Sr) o bario (Ba). Los imanes cerámicos son relativamente baratos y tienen buena resistencia a la corrosión, pero no son tan fuertes como los imanes permanentes de tierras raras ndfeb.
Imanes de álnico: Los imanes de álnico son aleaciones compuestas de aluminio (Al), níquel (Ni), cobalto (Co) y hierro (Fe), junto con pequeñas cantidades de otros elementos como cobre (Cu) y titanio (Ti). Son conocidas por su elevada densidad de flujo magnético y su excelente estabilidad térmica, lo que las hace adecuadas para aplicaciones a altas temperaturas.
Imanes flexibles: Estos imanes están hechos de un material magnético flexible compuesto de polvo de ferrita mezclado con un aglutinante flexible como caucho o plástico. Se utilizan habitualmente en aplicaciones en las que la flexibilidad y el bajo coste son factores importantes imán permanente ndfebs.
La elección del material del imán depende de varios factores, como la fuerza magnética requerida, la temperatura de funcionamiento, las condiciones ambientales y las consideraciones de coste para la aplicación específica del imán permanente ndfeb.
Cuando hablamos de la relación entre temperatura y magnetismo, primero debemos entender un concepto: la "temperatura de Curie". ¿Le suena la palabra Curie? Este concepto tiene algo que ver con Marie Curie imán permanente ndfeb. Hace más de 200 años, un famoso físico descubrió en su laboratorio una propiedad física de los imanes, y es que cuando el imán se calienta a una determinada temperatura, su magnetismo original desaparece imán permanente ndfeb.
Este gran físico es el residente. El marido de la Sra. Rie, Pierre Curie, llamó más tarde a esta temperatura el punto Curie, también conocido como temperatura Curie (Tc) o punto de transición magnética.
Definición: La temperatura de Curie es la temperatura a la que un material magnético pasa de ferromagnético a paramagnético. Cuando la temperatura es inferior a la temperatura de Curie, el material se convierte en un ferromagneto. Cuando la temperatura es superior a la temperatura de Curie, el material se convierte en un paramagneto. El nivel del punto de Curie está relacionado con la composición y la estructura cristalina de la sustancia.
La temperatura es superior a la temperatura de Curie: las moléculas del interior del imán se mueven violentamente, se destruye el dominio magnético y desaparecen una serie de propiedades ferromagnéticas relacionadas con el dominio magnético, como la alta permeabilidad magnética, el bucle de histéresis, la magnetostricción, etc., y el imán se vuelve irreversible. Fenómeno de desmagnetización. Se puede volver a magnetizar después de la desmagnetización, pero la tensión de magnetización debe ser muy superior a la tensión de la primera magnetización, y el campo magnético después de la magnetización puede no alcanzar el nivel original.
