Ímanes permanentes Ndfeb
O NdFeB, como material magnético permanente de terras raras de terceira geração, tem sido amplamente utilizado devido às suas excelentes propriedades magnéticas. No entanto, os ímanes permanentes ndfeb também apresentam deficiências, como a baixa temperatura de Curie, o grande coeficiente de temperatura da força coerciva e a fraca estabilidade química. O enorme consumo de recursos de terras raras de praseodímio, neodímio, disprósio e térbio tem levado as pessoas a preocuparem-se com os danos ambientais e a segurança dos recursos de terras raras.
Preocupações actuais. Por conseguinte, enquanto os profissionais de materiais magnéticos estão constantemente a melhorar o desempenho dos materiais magnéticos permanentes NdFeB, estão também a desenvolver ativamente outros novos materiais magnéticos permanentes.
Em 1990, o Professor Coey, da Irlanda, utilizou a reação em fase gás-sólido para sintetizar compostos intermetálicos intersticiais RE2Fe17Nx. Através da investigação, descobriu que os compostos Sm2Fe17Nx têm excelentes propriedades magnéticas intrínsecas, anunciando o nascimento dos materiais magnéticos permanentes de terras raras SmFeN.
O produto de energia magnética máxima teórica do íman permanente de azoto de ferro samário atinge 62MGOe (ligeiramente inferior ao Nd2Fe14B, 64MGOe), e a sua força coerciva e temperatura Curie são muito superiores às do NdFeB, pelo que pode ser mais amplamente utilizado em ambientes de alta temperatura, como os motores.
Para além das excelentes propriedades magnéticas globais, o azoto de ferro samário tem uma boa resistência à corrosão e à oxidação e não contém elementos metálicos estratégicos em comparação com o cobalto samário; em comparação com o boro de ferro neodímio, não há necessidade de consumir terras raras dispendiosas como o praseodímio, o neodímio, o disprósio e o térbio. elementos (o teor de elementos de samário é relativamente grande e o preço não é elevado), satisfaz plenamente as condições para se tornar um novo material magnético permanente.
A perspetiva atractiva fez do azoto samário-ferro o tema mais quente na investigação e desenvolvimento de materiais magnéticos permanentes. Desde a descoberta dos materiais magnéticos permanentes de terras raras da série Sm2Fe17Nx por Coey et al. Nessa altura, centenas de laboratórios de todo o mundo estavam envolvidos na investigação nesta área. No entanto, uma série de experiências posteriores provou que este material magnético permanente não era bem sucedido no caminho para a industrialização, e a investigação era quente e fria.
Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da indústria automóvel e a miniaturização e leveza dos aparelhos electrónicos, as pessoas têm apresentado requisitos mais elevados de temperatura de funcionamento ambiental e de desempenho magnético para ímanes permanentes. Os materiais magnéticos permanentes de terras raras da série Sm2Fe17Nx têm uma boa temperatura e O valor potencial de aplicação de materiais magnéticos permanentes ndfeb com estabilidade e excelentes propriedades magnéticas voltou a atrair a atenção das pessoas, e os materiais magnéticos permanentes da série Sm2Fe17Nx também deram início a um novo boom de investigação e desenvolvimento.
Devido ao aumento de preços provocado pelo desenvolvimento e utilização em grande escala das terras raras, o aumento do preço do Nd conduziu a um aumento do custo de produção do Nd-Fe-B, enquanto a terra rara Sm se encontra num estado de excedente relativo. O desenvolvimento do Sm-Fe-N é propício à redução dos custos e ao reforço da utilização global dos recursos de terras raras. . Por conseguinte, é provável que o Sm-Fe-N substitua o Nd-Fe-B, tanto em termos de propriedades magnéticas como de custo de produção, e se torne o material magnético permanente de terras raras de quarta geração que as pessoas aguardam com expetativa.
Após mais de 20 anos de investigação e exploração, o problema da produção industrial em grande escala de Sm-Fe-N ainda não foi resolvido. O estudo concluiu que o Sm-Fe-N se decompõe em SmN e Fe a temperaturas superiores a 873K e perde as suas propriedades magnéticas permanentes. Em grande medida, a sua aplicação em ímanes sinterizados é limitada. Atualmente, o Sm-Fe-N só pode preparar ímanes moldados por injeção, ímanes ligados e ímanes de borracha. Inicialmente, foram utilizadas substâncias orgânicas como o nylon e a resina epóxi como aglutinantes.
Uma vez que estes ligantes só podem ser utilizados a temperaturas inferiores a 200°C, não podem ser utilizados em todo o seu potencial. O Sm2Fe17Nx tem a vantagem de ter um bom desempenho a altas temperaturas, pelo que a forma de fazer avanços tecnológicos e de desenvolver novos ligantes é a chave para a concorrência entre os ímanes Sm2Fe17Nx e os ímanes Nd-Fe-B. Nos últimos anos, alguns metais de baixo ponto de fusão começaram a receber uma atenção generalizada.
As pessoas utilizam metais de baixo ponto de fusão, como o Zn e o Sn, como ligantes. No entanto, como os metais de baixo ponto de fusão, como o Zn, são utilizados como aglutinantes, reduzem a intensidade da magnetização de saturação, o que faz com que (BH) max seja mais baixo. Pode ver-se que, para aproveitar ao máximo o desempenho do Sm2Fe17Nx, é crucial encontrar um bom ligante. Ao mesmo tempo, a preparação de ímanes densificados Sm2Fe17Nx continua a ser procurada por investigadores científicos, porque os ímanes densificados podem exibir melhor as propriedades magnéticas teóricas.
De acordo com as estatísticas da Associação Japonesa de Ímanes Ligados, com base nas vantagens de desempenho dos materiais magnéticos de azoto samário-ferro, tais como elevadas propriedades magnéticas, elevada resistência à corrosão, resistência à desmagnetização a altas temperaturas e boa liberdade de conformação, as suas direcções de aplicação são principalmente as comunicações de informação, a produção industrial e a eletrónica doméstica.
Bem como no sector automóvel e noutros domínios, incluindo altifalantes, motores de obturador de câmara, motores de fuso, adsorção de disco, rolos magnéticos, motores de ventoinha, motores lineares, máquinas e equipamentos totalmente automáticos, motores de alta velocidade, aparelhos de ar condicionado, motores domésticos, sensores magnéticos, bombas, máquinas auxiliares, etc. .
Atualmente, o Sm2Fe17Nx tem feito grandes progressos na preparação e aplicação de ímanes ligados, mas a densificação continua a ser um objetivo perseguido e combatido por muitos trabalhadores de materiais magnéticos. Assim que for desenvolvido um processo de preparação adequado, será possível alcançá-lo. As propriedades magnéticas teóricas aceleram o processo de comercialização dos ímanes de azoto samário-ferro.
O nitreto de ferro samário (SmFeN) é um tipo relativamente novo de material ndfeb de ímanes permanentes de terras raras que tem vindo a ganhar atenção pelas suas potenciais aplicações. Os ímanes SmFeN fazem parte de uma classe mais vasta de materiais conhecidos como ímanes de terras raras, que também inclui ímanes de neodímio (NdFeB) e ímanes de samário-cobalto (SmCo).
O material magnético SmFeN é composto principalmente por samário (Sm), ferro (Fe) e azoto (N). Caracteriza-se pela sua estrutura cristalina e propriedades magnéticas únicas. Os ímanes SmFeN apresentam uma elevada coercividade (resistência à desmagnetização), o que os torna adequados para aplicações em que são necessários campos magnéticos fortes.
Algumas das potenciais vantagens dos ímanes SmFeN incluem:
- Coercividade elevada: Os ímanes SmFeN podem manter a sua magnetização mesmo em ambientes de alta temperatura e de campo magnético elevado, o que os torna adequados para aplicações exigentes.
- Disponibilidade de elementos de terras raras: Ao contrário do neodímio, que é relativamente escasso e está sujeito a flutuações de preços, o samário é mais abundante e estável em termos de disponibilidade, o que poderia tornar os ímanes SmFeN uma opção mais fiável para determinadas aplicações.
- Estabilidade de temperatura: Os ímanes SmFeN têm uma boa estabilidade térmica, o que lhes permite manter as suas propriedades magnéticas a temperaturas elevadas.
- Redução potencial de custos: Embora os ímanes SmFeN ainda se encontrem em fase de desenvolvimento, existe potencial para oferecerem uma alternativa económica a outros ímanes de terras raras devido à abundância de samário e a processos de fabrico potencialmente mais simples.
Apesar destas vantagens, os ímanes SmFeN continuam a ser objeto de investigação e desenvolvimento para otimizar as suas propriedades e processos de produção. Ainda não atingiram uma utilização comercial generalizada, mas são promissores para várias aplicações, incluindo motores eléctricos, sensores magnéticos e dispositivos de gravação magnética, entre outros. A investigação em curso visa melhorar ainda mais o seu desempenho e explorar novas aplicações para este material magnético emergente.
Os materiais de ímanes permanentes ndfeb são substâncias que possuem propriedades magnéticas e são utilizadas para criar ímanes para várias aplicações. Estes materiais podem ser classificados em diferentes categorias com base nas suas propriedades magnéticas, composição e métodos de produção. Alguns tipos comuns de materiais magnéticos incluem:
Materiais ferromagnéticos: Estes materiais são fortemente atraídos por ímanes permanentes e podem ser magnetizados por eles próprios. Os exemplos incluem o ferro (Fe), o cobalto (Co), o níquel (Ni) e as suas ligas. Os materiais ferromagnéticos são amplamente utilizados em ímanes permanentes devido às suas fortes propriedades magnéticas.
Ímanes de terras raras: Estes ímanes permanentes ndfeb são fabricados a partir de ligas que contêm elementos de terras raras, como o neodímio (Nd), o samário (Sm) e o praseodímio (Pr), combinados com metais de transição. O Neodímio-Ferro-Boro (NdFeB) e o Samário-Cobalto (SmCo) são os tipos mais comuns de ímanes de terras raras, conhecidos pela sua elevada força magnética e resistência à desmagnetização.
Ímanes de cerâmica (ímanes de ferrite): Estes ímanes são fabricados a partir de um tipo de material cerâmico composto por óxido de ferro (Fe2O3) combinado com outros elementos, como o estrôncio (Sr) ou o bário (Ba). Os ímanes de cerâmica são relativamente baratos e têm boa resistência à corrosão, mas não são tão fortes como os ímanes permanentes de terras raras ndfeb.
Ímanes de alnico: Os ímanes de alnico são ligas compostas por alumínio (Al), níquel (Ni), cobalto (Co) e ferro (Fe), juntamente com pequenas quantidades de outros elementos como o cobre (Cu) e o titânio (Ti). São conhecidas pela sua elevada densidade de fluxo magnético e excelente estabilidade térmica, o que as torna adequadas para aplicações a altas temperaturas.
Ímanes flexíveis: Estes ímanes são fabricados a partir de um material magnético flexível composto por pó de ferrite misturado com um aglutinante flexível, como borracha ou plástico. São normalmente utilizados em aplicações em que a flexibilidade e o baixo custo são factores importantes para os ímanes permanentes.
A escolha do material magnético depende de vários factores, como a força magnética necessária, a temperatura de funcionamento, as condições ambientais e as considerações de custo para a aplicação específica do íman permanente ndfeb.
Quando se trata da relação entre a temperatura e o magnetismo, temos de compreender primeiro um conceito - "temperatura Curie". A palavra Curie soa-lhe familiar? Este conceito tem algo a ver com Marie Curie, o íman permanente ndfeb. Há mais de 200 anos, um famoso físico descobriu no seu laboratório uma propriedade física dos ímanes: quando o íman é aquecido a uma determinada temperatura, o seu magnetismo original desaparece.
Este grande físico é o residente. O marido da Sra. Rie, Pierre Curie, chamou mais tarde a esta temperatura o ponto Curie, também conhecido como temperatura de Curie (Tc) ou ponto de transição magnética.
Definição: A temperatura de Curie é a temperatura à qual um material magnético faz a transição entre materiais ferromagnéticos e paramagnéticos. Quando a temperatura é inferior à temperatura de Curie, o material torna-se um ferromagneto. Quando a temperatura é superior à temperatura de Curie, o material torna-se num paramagneto. O nível do ponto de Curie está relacionado com a composição e a estrutura cristalina da substância.
A temperatura é superior à temperatura de Curie: as moléculas no interior do íman movem-se violentamente, o domínio magnético é destruído e uma série de propriedades ferromagnéticas relacionadas com o domínio magnético, tais como a elevada permeabilidade magnética, o laço de histerese, a magnetostricção, etc., desaparecem todas e o íman torna-se irreversível. fenómeno de desmagnetização. Pode ser magnetizado novamente após a desmagnetização, mas a tensão de magnetização precisa de ser muito mais elevada do que a tensão quando foi magnetizado pela primeira vez, e o campo magnético após a magnetização pode não atingir o nível original.
