Permanentmagnetens genomförbarhet kan bedömas utifrån remanensstabilitetBr, inneboende tvångHCJ, och maximala energiprodukter(BH)maxunder yttre tillstånd. Magnet med högreBrkan erbjuda starkare magnetfältstyrka, än högreHCJkan tjäna mycket bättre anti-interferensförmåga. Värdet av(BH)maxrepresenterar permanentmagnetens förmåga att tillhandahålla magnetostatisk energi. Det kan ses av figuren nedan, hög(BH)maxmagnet kan leverera samma magnetiska fältstyrka med mindre förbrukning, då utvecklingshistoriken för permanentmagneten är i huvudsak en process för att eftersträva högre prestanda.
De flesta sällsynta jordartsmetaller kan bilda RE2Fe14B-förening med Fe och B och Nd2Fe14B-förening har den högsta mättnadsmagnetiseringen och det funktionella magnetokristallina anisotropifältet bland dessa RE2Fe14B-föreningar. Utöver det är reservvolymen av neodym i jordskorpan relativt riklig, vilket kan upprätthålla stabilitet i försörjningskedjan och kostnadsfördelar.
Många mikrostrukturobservationer indikerar att det finns sex faser i de sintrade neodymmagneterna, sedan Nd2Fe14B-huvudfas och Nd-rik fas är den mest kända på grund av deras effekter på den magnetiska prestandan. Nd2Fe14B-huvudfasen är den enda hårdmagnetiska fasen i den sintrade magneten och dess volymfraktion bestämmerBroch(BH)maxav Nd-Fe-B-legering. Nd-rik fas spelar en nyckelroll i magnetisk härdning av sintrade neodymmagneter. Dess sammansättning, struktur, fördelning och morfologi är mycket känsliga för processförhållandena. Nd-rik fas är företrädesvis i form av skiktad struktur och kontinuerligt fördelad i korngränsområden.
Coercivity Enhancement av sintrade neodymmagneter
Vindkraftsgeneratorer, nya energifordon, energibesparande hushållsapparater och den senaste mobila intelligenta terminalen kräver alla sintrade neodymmagneter har inte bara höga(BH)max, men har också överlägsenHcj. Det är alltid en viktig fråga att förbättraHCJsamtidigt som den håller högBroch(BH)max.
Den inneboende koercitiviteten hos sintrade neodymmagneter påverkas huvudsakligen av mikrostruktur och sammansättning. Optimering av mikrostruktur fokusera på kornförfining och förbättra fördelningen av Nd-rik fas. Sammansättningen kan optimeras genom att lägga till andra element för att förbättra det magnetokristallina anisotropiska fältet för huvudfaskornet. Det finns ett positivt samband mellan koercitiviteten hos sintrade neodymmagneter och det magnetokristallina anisotropiska fältet för huvudfaskornet. Det vill säga, ju högre det magnetokristallina anisotropifältet för huvudfaskornet är, desto högre koercitivitet för sintrade neodymmagneter. Den HAav Dy2Fe14B och Tb2Fe14B är betydligt högre än Nd2Fe14B, sedan tillsätts små mängder Dy- eller Tb-element för att ersätta Nd-atomen i huvudfasgittret (Nd, Dy)2Fe14B eller (Nd, Tb)2Fe14B med högre HAsom effektivt kan förbättra den inneboende tvångskraften. De ofta använda tillsatsmetoderna inkluderar traditionell legeringsprocess, korngränsmodifieringsprocess och korngränsdiffusionsprocess.
Legeringsprocess
Legeringsprocessen syftar på att lägga till en viss andel av HREE Dy eller Tb till råmaterialet i sintrade neodymmagneter, då visar alla element homogenisering av sammansättningen genom smältningsprocessen. Koercivitetsmekanismen för sintrade neodymmagneter indikerar att omvänd magnetisk domän tenderar att bilda kärnor vid gränsområdena för huvudfasen, och enhetlig fördelning av HREE kommer att resultera i slöseri med resurser och kosta upp. Framför allt kommer antiferromagnetisk koppling mellan Fe-atomer och Dy-atomer att generera allvarlig magnetisk utspädningseffekt och avsevärt försämrasBroch(BH)max.
Korngränsändringsprocess
För att förbättra utnyttjandegraden av HREE och undvika magnetisk utspädningseffekt, föreslås korngränsmodifieringsprocess. Först, korngräns modifiering process tillverkning Nd2Fe14B-huvudlegering respektive HREE-rik hjälplegering, sedan pressning och sintring efter blandning av två legeringar enligt viss proportion. Dy och Tb kommer att diffundera till huvudfaskorn från korngränsen under sintringsprocessen och bildas således (Nd, Dy)2Fe14B eller (Nd, Tb)2Fe14B magnetiska härdande lager vid gränsområdena för huvudfasen och minskar därmed kärnbildning av omvänd magnetisk domän. Även korngränsmodifieringsprocessen har främjat utnyttjandegraden eller HREE, HREE finns fortfarande oundvikligen i det inre av huvudfaskornet och ger upphov till magnetisk utspädningseffekt. Korngränsmodifieringsprocess har en upplysande betydelse för efterföljande korngränsdiffusionsprocess.
Spannmålsgränsdiffusionsprocess
Korngränsdiffusionsprocessen börjar med att introducera HREE-skiktet på magnetens yta, och sedan uppleva vakuumvärmebehandling över smältpunkten för Nd-rik fas. Därför diffunderar HREE element in i magneten längs korngränserna och formen (Nd, Dy, Tb)2Fe14B kärna-skal struktur runt korn av huvudfasen. Då kommer huvudfasens anisotropifält att förstärkas, under tiden blir korngränsfasen mer kontinuerlig och rak vilket kommer att försvaga den magnetiska utbyteskopplingen mellan huvudfaserna. Den viktigaste egenskapen hos korngränsdiffusionsprocessen är att tillåta magnetökningHCJsamtidigt som den håller högBr. Till skillnad från legeringsprocessen behöver HREE-element inte gå in i huvudfasen, vilket skapar en stor minskning av mängden HREE och kostnadspris i konventionella sintrade neodymmagneter med hög koercitivitet. Grain boundary är också kapabel att tillverka några nya kvaliteter som tidigare var otänkbara via legeringsprocessen, såsom N54SH och N52UH.
Korngränsdiffusionsbehandling kommer att implementeras efter bearbetningsprocessen. HREE-skiktet kan erhållas genom sprutning, fysisk ångavsättning (PVD), elektrofores och termisk avdunstning.
Begränsningar av korngränsdiffusionsprocessen
Korngränsdiffusionsprocessen begränsas huvudsakligen av magnetens tjocklek, och förstärkningsgraden av inre koercitivitet minskar när tjockleken ökar. Att höja diffusionstemperaturen eller förlänga diffusionstiden kan öka djupet och koncentrationen av diffust HREE och sedan främja volymfraktionen av HREE kärna-skalstruktur. Emellertid kommer överdriven diffusionstemperatur och tid att resultera i korntillväxt i huvudfasen, under tiden kommer även fasstrukturen och distributionen av den Nd-rika fasen att förändras.
