Eine kurze Einführung in den Korngrenzendiffusionsprozess

Die Praktikabilität des Permanentmagneten kann anhand der Remanenzstabilität beurteilt werden Brintrinsische Koerzitivkraft Hcjund maximale Energieprodukte (BH) max unter äußeren Bedingungen. Magnet mit höher Br kann eine stärkere Magnetfeldstärke bieten als höher Hcj kann viel bessere Anti-Interferenz-Fähigkeit dienen. Der Wert von (BH) max repräsentiert die Fähigkeit des Permanentmagneten, magnetostatische Energie bereitzustellen. Es ist aus der Abbildung unten hoch ersichtlich (BH) max Der Magnet kann die gleiche Magnetfeldstärke bei geringerem Verbrauch liefern. Die Entwicklungsgeschichte des Permanentmagneten ist im Wesentlichen ein Prozess zur Erzielung einer höheren Leistung.

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Die meisten Seltenerdelemente können RE bilden2Fe14B-Verbindung mit Fe und B und Nd2Fe14Die B-Verbindung hat die höchste Sättigungsmagnetisierung und das höchste funktionelle magnetokristalline Anisotropiefeld unter diesen RE2Fe14B-Verbindungen. Darüber hinaus ist das Reservevolumen von Neodym in der Erdkruste relativ hoch, was die Stabilität der Lieferkette und den Kostenvorteil aufrechterhalten kann.

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Viele Mikrostrukturbeobachtungen weisen darauf hin, dass es in der Phase sechs Phasen gibt gesinterte Neodym-Magnete, dann Nd2Fe14Die B-Hauptphase und die Nd-reiche Phase sind aufgrund ihrer Auswirkungen auf die magnetische Leistung am bekanntesten. Nd2Fe14Die B-Hauptphase ist die einzige hartmagnetische Phase im Sintermagneten und deren Volumenanteil bestimmt Br und (BH) max aus Nd-Fe-B-Legierung. Die Nd-reiche Phase spielt eine Schlüsselrolle bei der magnetischen Härtung von gesinterte Neodym-Magnete. Seine Zusammensetzung, Struktur, Verteilung und Morphologie sind sehr empfindlich gegenüber den Prozessbedingungen. Die Nd-reiche Phase liegt vorzugsweise in Form einer Schichtstruktur vor und ist kontinuierlich in Korngrenzenbereichen verteilt.

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Verbesserung der Koerzitivkraft von gesinterten Neodym-Magneten

Windkraftgenerator, neues Energiefahrzeug, energiesparende Haushaltsgeräte und das neueste mobile intelligente Terminal erfordern gesinterte Neodym-Magnete, die nicht nur einen hohen Wert haben (BH) max, sondern auch überlegen haben Hcj. Es ist immer ein großes Problem, es zu verbessern Hcj während immer noch hoch zu halten Br und (BH) max.

Die intrinsische Koerzitivkraft von gesinterte Neodym-Magnete wird hauptsächlich durch Mikrostruktur und Zusammensetzung beeinflusst. Die Optimierung der Mikrostruktur konzentriert sich auf die Kornverfeinerung und verbessert die Verteilung der Nd-reichen Phase. Die Zusammensetzung kann durch Hinzufügen anderer Elemente optimiert werden, um das magnetokristalline Anisotropiefeld des Hauptphasenkorns zu verbessern. Es besteht eine positive Beziehung zwischen der Koerzitivkraft von gesinterten Neodym-Magneten und dem magnetokristallinen Anisotropiefeld des Hauptphasenkorns. Das heißt, je höher das magnetokristalline Anisotropiefeld des Hauptphasenkorns ist, desto höher ist die Koerzitivkraft von gesinterten Neodym-Magneten. Die H.A von Dy2Fe14B und Tb2Fe14B sind erheblich höher als Nd2Fe14B, dann werden kleine Mengen des Dy- oder Tb-Elements hinzugefügt, um das Nd-Atom im Hauptphasengitter zu ersetzen (Nd, Dy).2Fe14B oder (Nd, Tb)2Fe14B mit höherem H.A was die intrinsische Koerzitivkraft effektiv verbessern kann. Die häufig verwendeten Additionsverfahren umfassen das traditionelle Legierungsverfahren, das Korngrenzenmodifizierungsverfahren und das Korngrenzendiffusionsverfahren.

Legierungsprozess

Der Legierungsprozess bezieht sich auf die Zugabe eines bestimmten Anteils von HREE Dy oder Tb zum Rohmaterial von gesinterte Neodym-Magnetedann zeigen alle Elemente eine Homogenisierung der Zusammensetzung durch den Schmelzprozess. Der Koerzitivkraftmechanismus von gesinterten Neodym-Magneten zeigt an, dass die umgekehrte magnetische Domäne dazu neigt, an den Grenzbereichen der Hauptphase zu keimen, und eine gleichmäßige Verteilung von HREE führt zu einer Verschwendung von Ressourcen und zu höheren Kosten. Vor allem eine antiferromagnetische Kopplung zwischen Fe-Atomen und Dy-Atomen erzeugt einen ernsthaften magnetischen Verdünnungseffekt und verschlechtert sich erheblich Br und (BH) max.

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Korngrenzenmodifizierungsprozess

Um den Nutzungsgrad von HREE zu verbessern und einen magnetischen Verdünnungseffekt zu vermeiden, wird ein Korngrenzenmodifizierungsverfahren vorgeschlagen. Erstens stellt der Korngrenzenmodifikationsprozess Nd her2Fe14B-Hauptlegierung bzw. HREE-reiche Hilfslegierung, dann Pressen und Sintern, nachdem zwei Legierungen gemäß dem bestimmten Anteil gemischt wurden. Dy und Tb diffundieren während des Sinterprozesses von der Korngrenze zum Hauptphasenkorn und bilden so (Nd, Dy)2Fe14B oder (Nd, Tb)2Fe14B magnetische Härtungsschichten an den Grenzbereichen der Hauptphase und damit Verringerung der Keimbildung der umgekehrten magnetischen Domäne. Selbst wenn der Korngrenzenmodifikationsprozess das Nutzungsverhältnis oder HREE gefördert hat, ist HREE immer noch unvermeidlich im Inneren des Hauptphasenkorns vorhanden und führt zu einem magnetischen Verdünnungseffekt. Der Prozess der Modifikation der Korngrenzen hat eine aufschlussreiche Bedeutung für den nachfolgenden Prozess der Diffusion der Korngrenzen.

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Korngrenzendiffusionsprozess

Der Korngrenzendiffusionsprozess beginnt mit dem Einbringen einer HREE-Schicht in die Oberfläche des Magneten und einer Vakuumwärmebehandlung oberhalb des Schmelzpunkts der Nd-reichen Phase. Daher diffundiert das HREE-Element entlang der Korngrenzen in den Magneten und bildet (Nd, Dy, Tb)2Fe14B Kern-Schale-Struktur um das Korn der Hauptphase. Dann wird das Anisotropiefeld der Hauptphase verstärkt, während die Korngrenzenphase kontinuierlicher und gerader wird, was die magnetische Austauschkopplung zwischen den Hauptphasen schwächt. Das wichtigste Merkmal des Korngrenzendiffusionsprozesses ist die Erhöhung des Magneten Hcj bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung hoch Br. Im Gegensatz zum Legierungsverfahren müssen HREE-Elemente nicht in die Hauptphase eintreten, wodurch die Menge an HREE und der Selbstkostenpreis bei herkömmlichen gesinterten Neodym-Magneten mit hoher Koerzitivkraft erheblich reduziert werden. Die Korngrenze ist auch in der Lage, einige neue Qualitäten herzustellen, die zuvor durch ein Legierungsverfahren unvorstellbar waren, wie z N54SH und N52UH.

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Die Korngrenzendiffusionsbehandlung wird nach dem Bearbeitungsprozess durchgeführt. Die HREE-Schicht kann durch Sprühen erhalten werden, physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), Elektrophorese und thermische Verdampfung.

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Einschränkungen des Korngrenzendiffusionsprozesses

Der Korngrenzendiffusionsprozess wird hauptsächlich durch die Dicke des Magneten eingeschränkt, und der Verbesserungsgrad der intrinsischen Koerzitivkraft nimmt mit zunehmender Dicke ab. Das Erhöhen der Diffusionstemperatur oder das Verlängern der Diffusionszeit kann die Tiefe und Konzentration von diffundiertem HREE erhöhen und dann den Volumenanteil der HREE-Kern-Schale-Struktur fördern. Eine übermäßige Diffusionstemperatur und -zeit führt jedoch zu einem Kornwachstum der Hauptphase. In der Zwischenzeit ändern sich auch die Phasenstruktur und die Verteilung der Nd-reichen Phase.

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1 Kommentar

  1. Vielen Dank für die Info. Ich habe wahrscheinlich 100 Stunden damit verbracht, Magnete zu erforschen. Ich habe als Kind mit Magneten gespielt. Als Kind war ich fasziniert von Magneten. SDM hat die besten Magnete, die ich gefunden habe. Ich werde mich nach weiteren Recherchen wieder bei Ihnen melden. Danke. Wayne Ps. Ich bin US-amerikanischer Staatsbürger im Ruhestand und lebe auf den Philippinen. So nah dran.

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