By
Неодимовый магнит, также называемый магнитом NdFeB, представляет собой тетрагональную кристаллическую систему, состоящую из неодима, железа и бора (Nd2Fe14B). Впервые он был обнаружен в 1982 году г-ном Сагавой из Sumitomo Special Metals. Продукт магнитной энергии (BHmax) этого магнита превосходит самарий-кобальтовые магниты. На момент открытия он был рекордсменом по самому высокому BHmax в мире. Впоследствии Sumitomo Special Metals успешно разработала процесс порошковой металлургии для производства магнитов NdFeB. Дженерал Моторс позже добился успеха в разработке процесса прядения из расплава, который позволил массово производить магниты NdFeB.
Магниты NdFeB являются вторыми по мощности постоянными магнитами, доступными сегодня, после гольмиевых магнитов с абсолютным нулем. Они широко используются в качестве редкоземельных магнитов в различных электронных устройствах, включая жесткие диски, сотовые телефоны, наушники и инструменты с батарейным питанием. Их исключительные магнитные свойства делают их очень желанными для приложения, требующие сильных и компактных магнитов. Широкое использование магнитов NdFeB подчеркивает их важность в современной электронной продукции и технологических достижениях.
В зависимости от используемого производственного процесса магниты NdFeB подразделяются на спеченные или склеенные. Они заменили другие типы магнитов во многих применениях современной продукции, требующей сильных постоянных магнитов, таких как электродвигатели в аккумуляторных инструментах, жесткие диски и магнитные крепления.
Министерство энергетики США (DOE) признало необходимость поиска альтернатив редкоземельным металлам в технологии постоянных магнитов и выделило финансирование на исследования в этой области. Программа «Редкоземельные альтернативы в критических технологиях» (REACT), спонсируемая Агентством перспективных исследовательских проектов в области энергетики (ARPA-E), была создана для разработки материалов-заменителей. В 2011 году ARPA-E выделило 31.6 миллиона долларов на финансирование программы редкоземельных альтернатив.
Учитывая его роль в постоянных магнитах для ветряных турбин, было высказано предположение, что неодим станет основной мишенью в геополитической конкуренции в мире, основанном на возобновляемых источниках энергии. Однако эту точку зрения критиковали за игнорирование того факта, что в большинстве ветряных турбин не используются постоянные магниты, а также за недооценку влияния экономических стимулов на расширение производства.
Благодаря своим исключительным магнитным свойствам и экономической эффективности, материал для постоянных магнитов NdFeB с момента его создания быстро стал доминирующим игроком на рынке редкоземельных постоянных магнитов. Его выходная стоимость составляет 90% мировой выходной стоимости редкоземельных материалов с постоянными магнитами. Более того, благодаря постоянному совершенствованию процесса подготовки и технологии производства, его производительность продолжает улучшаться, а области его применения постепенно расширяются. Таким образом, масштабы применения материалов постоянных магнитов NdFeB служат индикатором уровня модернизации. Материал для постоянных магнитов NdFeB остается растущим сектором в промышленности редкоземельных материалов.
Что такое постоянный магнитный материал
Постоянный магнитный материал — функциональный материал, который намагничивается до насыщения под действием внешнего магнитного поля и сохраняет свои магнитные свойства после снятия внешнего магнитного поля. Он также известен как магнитотвердый материал. Еще в период Воюющих царств в Китае был изобретен «Синань» (прототип компаса), который использовал роль магнитного указателя для определения направления.
Хотя человечество знало о магнитных материалах более 2,000 лет, искусственные постоянные магниты начались с изобретения намагниченных стальных игл в Китае в десятом веке. Значительный прогресс в разработке и применении магнитных материалов начался в конце XIX — начале XX веков. В начале двадцатого века люди в основном использовали вольфрамовую сталь, углеродистую сталь, хромистую сталь и кобальтовую сталь в качестве материалов для постоянных магнитов. В конце 1930-х годов были успешно разработаны постоянные магнитные материалы Alnico, а затем постоянные магнитные материалы стали применяться в больших масштабах. В 1950-х годах появился феррит бария. Стоимость постоянных магнитов была снижена, и в то же время диапазон применения материалов постоянных магнитов был расширен до высоких частот. В шестидесятые годы были успешно разработаны постоянные магниты из редкоземельного кобальта. Применение постоянных магнитов вступило в новую эру. В 1967 году Дейтонский университет в США успешно создал постоянные магниты SmCo5, что ознаменовало наступление эры редкоземельных постоянных магнитов. На данный момент разработаны редкоземельные материалы для постоянных магнитов: от первого поколения 1:5 типа SmCo5, второго поколения дисперсионно-твердеющего типа Sm2Co17 до третьего поколения материалов для постоянных магнитов Nd-Fe-B.
Кроме того, в качестве материалов для постоянных магнитов исторически использовались сплавы Cu-Ni-Fe, Fe-Co-V, Fe-Co-Mo, A1MnC, MnBi. Эти сплавы в большинстве случаев используются редко из-за их плохих характеристик и низкой стоимости. FeCrCo, AlNiCo, PtCo и другие сплавы все еще используются в некоторых особых случаях. Феррит Ba, Sr по-прежнему является основным материалом для постоянных магнитов, но во многих областях применения он постепенно заменяется материалами Nd-Fe-B. В настоящее время объем производства редкоземельных материалов с постоянными магнитами намного превышает объем производства ферритовых материалов с постоянными магнитами, а производство редкоземельных материалов с постоянными магнитами превратилось в крупную промышленность. Nd-Fe-B стал наиболее широко используемым редкоземельным элементом. материал постоянного магнита. Nd-Fe-B стал наиболее широко используемым редкоземельным материалом для постоянных магнитов. На сегодняшний день это также самый сильный магнитный материал с постоянными магнитами.
Введение NdFeB
NdFeB представляет собой редкоземельное постоянное магнитное соединение, состоящее из редкоземельного металла неодима, металлического элемента железа, неметаллического элемента бора и небольшого количества добавленных элементов, таких как празеодим, диспрозий, ниобий, алюминий, галлий, медь и другие элементы. . Постоянные магниты NdFeB обладают превосходными магнитными свойствами, малым весом, низкой ценой и широким спектром применения. Он известен как «король магнитов» и на сегодняшний день является самым экономичным магнитным материалом.
Мощные магниты NdFeB имеют большое поле магнитокристаллической анизотропии и магнитную поляризацию высокой интенсивности. Его теоретическое произведение магнитной энергии составляет 64MGOe. Его магнитные свойства более чем в 100 раз выше, чем у магнитной стали, используемой людьми в 19 веке. Это в 10 раз выше, чем у обычных феррита и альнико. Его коэрцитивность и плотность энергии очень высоки, что значительно уменьшает размер частей магнитного материала. Это также способствует миниатюризации, легкости, утончению и высокой эффективности оборудования, такого как контрольно-измерительные приборы, электроакустические двигатели, компьютеры и сотовые телефоны. Эти характеристики улучшают характеристики продукции и способствуют созданию определенных специальных устройств. NdFeB имеет хорошие механические свойства, его легко резать и обрабатывать. Технология его изготовления относительно зрелая, температура Кюри этого магнита составляет около 580 К, температура использования до 150 градусов Цельсия.
NdFeB не содержит стратегических элементов Co и Ni и богат сырьем. Благодаря высокой экономической эффективности с момента внедрения NdFeB в 1983 году к 2006 году объем производства возрос до 55,540 2015 тонн. К 130,000 году он вырос еще больше, примерно до XNUMX XNUMX тонн. Спеченные постоянные магнитные материалы NdFeB обладают превосходными магнитными свойствами. Они широко используются в электронике, электротехнике, медицинском оборудовании, игрушках, упаковке, аппаратном обеспечении, аэрокосмической и авиационной промышленности.
