粒界拡散プロセスの簡単な紹介

永久磁石の実用性は残留磁気の安定性で判断できます Br、固有の保磁力 Hcjは、および最大エネルギー製品 (BH)maxの 外部条件の下で。 より高い磁石 Br より強い磁場強度を提供することができ、それからより高い Hcjは はるかに優れた干渉防止能力を提供できます。 の値 (BH)maxの 静磁気エネルギーを提供する永久磁石の能力を表します。 下の図からわかるように、高い (BH)maxの 磁石はより少ない消費で同じ磁場強度を供給することができます、そして永久磁石の開発の歴史は本質的により高い性能を追求するプロセスです。

粒界拡散プロセス-1

希土類元素のほとんどはREを形成することができます2Fe14FeとB、およびNdとのB化合物2Fe14B化合物は、これらのREの中で最も高い飽和磁化と機能的結晶磁気異方性場を持っています2Fe14B化合物。 それを超えて、地球の地殻内のネオジムの予備量は比較的豊富であり、サプライチェーンの安定性とコスト優位性を維持することができます。

粒界拡散プロセス-2

多くの微細構造の観察は、XNUMXつの相が存在することを示しています 焼結ネオジム磁石、次にNd2Fe14B主相とNdリッチ相は、磁気性能に影響を与えるため、最もよく知られています。 Nd2Fe14B主相は焼結磁石の唯一の硬磁性相であり、その体積分率が決定します Br 影響により (BH)maxの Nd-Fe-B合金の。 Ndリッチ相はの磁気硬化に重要な役割を果たします 焼結ネオジム磁石。 その組成、構造、分布、および形態は、プロセス条件に非常に敏感です。 Ndに富む相は、好ましくは、層状構造の形態であり、粒界領域に連続的に分布している。

粒界拡散プロセス-3

焼結ネオジム磁石の保磁力増強

風力発電機、新エネルギー車、省エネ家電、最新のモバイルインテリジェント端末はすべて、高いだけでなく、焼結ネオジム磁石を必要とします (BH)maxの、しかしまた優れている Hcjは。 強化することは常に大きな問題です Hcjは 高いまま Br 影響により (BH)maxの.

の固有の保磁力 焼結ネオジム磁石 主に微細構造と組成に影響されます。 微細構造の最適化は、結晶粒微細化に焦点を当て、Ndに富む相の分布を改善します。 主相粒子の結晶磁気異方性場を改善するために他の元素を追加することにより、組成を最適化することができます。 焼結ネオジム磁石の保磁力と主相粒子の結晶磁気異方性場の間には正の関係があります。 つまり、主相粒子の結晶磁気異方性磁場が高いほど、焼結ネオジム磁石の保磁力が高くなります。 HA Dyの2Fe14BとTb2Fe14BはNdよりかなり高い2Fe14B、次に少量のDyまたはTb元素を追加して、主相格子のNd原子を置き換えます(Nd、Dy)2Fe14Bまたは(Nd、Tb)2Fe14Hが高いBA これにより、固有の保磁力を効果的に向上させることができます。 頻繁に使用される添加方法には、従来の合金化プロセス、粒界改質プロセス、および粒界拡散プロセスが含まれます。

合金化プロセス

合金化プロセスとは、特定の割合のHREEDyまたはTbを 焼結ネオジム磁石、その後、すべての要素は、溶融プロセスを通じて組成の均質化を示します。 焼結ネオジム磁石の保磁力メカニズムは、逆磁区が主相の境界領域で核形成する傾向があり、HREEの均一な分布がリソースの浪費とコストアップにつながることを示しています。 とりわけ、Fe原子とDy原子の間の反強磁性結合は、深刻な磁気希釈効果を生成し、大幅に劣化します Br 影響により (BH)maxの.

粒界拡散プロセス-4

粒界修正プロセス

HREEの利用率を改善し、磁気希釈効果を回避するために、粒界改質プロセスが提案されています。 まず、粒界改質プロセス製造Nd2Fe14B主合金とHREEリッチ補助合金をそれぞれ使用し、XNUMXつの合金を特定の比率で混合した後、プレスと焼結を行います。 DyとTbは、焼結プロセス中に粒界から主相の結晶​​粒に拡散し、(Nd、Dy)を形成します。2Fe14Bまたは(Nd、Tb)2Fe14主相の境界領域にあるB磁気硬化層により、逆磁区の核形成が減少します。 粒界改質プロセスが利用率またはHREEを促進したとしても、HREEは依然として主相粒子の内部に必然的に存在し、磁気希釈効果を引き起こします。 粒界改質プロセスは、その後の粒界拡散プロセスにとって啓発的な重要性を持っています。

粒界拡散プロセス-5

粒界拡散プロセス

粒界拡散プロセスは、磁石の表面にHREE層を導入することから始まり、次にNdリッチ相の融点を超える真空熱処理を行います。 したがって、HREE元素は粒界に沿って磁石に拡散し、(Nd、Dy、Tb)を形成します。2Fe14主相の粒子の周りのBコアシェル構造。 次に、主相の異方性場が強化され、その間、粒界相はより連続的で真っ直ぐになり、主相間の磁気交換結合が弱まります。 粒界拡散プロセスの最も重要な特徴は、磁石の増加を可能にすることです Hcjは 同時に高い状態を維持しながら Br。 合金化プロセスとは異なり、HREE元素は主相に入る必要がないため、従来の高保磁力の焼結ネオジム磁石のHREEの量と原価を大幅に削減できます。 粒界は、以前は合金化プロセスでは想像もできなかったいくつかの新しいグレードを製造することもできます。 N54SH およびN52UH。

粒界拡散プロセス-6

粒界拡散処理は、機械加工後に実施されます。 HREE層は、スプレーすることで得られます。 物理蒸着(PVD)、電気泳動、および熱蒸発。

粒界拡散プロセス-7

粒界拡散プロセスの制限

粒界拡散プロセスは主に磁石の厚さによって制約され、厚さが増すにつれて固有保磁力の増強度は低下します。 拡散温度を上げるか、拡散時間を長くすると、拡散したHREEの深さと濃度が高まり、HREEコアシェル構造の体積分率が向上します。 しかし、過度の拡散温度と時間は主相の結晶​​粒成長をもたらし、その間、相構造とNdリッチ相の分布も変化します。

粒界拡散プロセス-8

1コメント

  1. 情報をありがとう。私はおそらく磁石の研究に100時間を費やしました。 子供の頃、磁石で遊んでいました。 子供の頃、磁石に魅了されました。 SDMには、私が見つけた中で最高の磁石があります。さらに調査を行った後、折り返しご連絡いたします。 ありがとうございました。 ウェインPs。 私はフィリピンに住む引退した米国市民です。 とても近くに。

    返信

返信またはコメントを書きます