Понимание сверхпрочных материалов — NdFeB
Спеченный NdFeB, как самый ранний и наиболее универсальный метод получения, способствовал быстрому развитию материалов для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов. Спеченный NdFeB, обладающий сильной магнитной анизотропией и низкой стоимостью исходного сырья, стал объектом исследований во многих странах. Спеченные материалы для постоянных магнитов на основе NdFeB производятся методом порошковой металлургии. Выплавленный сплав превращается в порошок и прессуется в прессовку в магнитном поле. Затем прессовка спекается в инертном газе или вакууме для уплотнения. Кроме того, для повышения коэрцитивной силы магнита обычно требуется термическая обработка старением. Технологический процесс выглядит следующим образом: подготовка сырья → плавка → приготовление порошка → прессование → спекание и отпуск → магнитный контроль → шлифование → механическая обработка → гальванопокрытие → готовое изделие.
В отличие от спеченного NdFeB, отдельные частицы порошка магнитной связки должны обладать достаточно высокой коэрцитивной силой. Если многофазная структура и микроструктура, необходимые для высокой коэрцитивной силы, будут серьезно повреждены в процессе приготовления порошка, изготовление качественных магнитных связей станет невозможным. Поэтому, используя метод быстрозакаленного магнитного порошка методом спиннингования расплава, горячий расплавленный сплав сначала заливается или распыляется на высокоскоростной вращающийся медный диск с водяным охлаждением для формирования тонкой полосы толщиной 100 мкм.
Изготовление горячепрессованных/горячедеформированных магнитов требует использования быстрозакаленного магнитного порошка Nd-Fe-B, а не непосредственно литейных сплавов. Применение условий перезакалки (быстрого охлаждения) позволяет получить более мелкие зерна или даже аморфный магнитный порошок. В процессе горячего прессования и горячей деформации зерна нагреваются и растут до размера, близкого к однодоменному, что обеспечивает высокую коэрцитивную силу готового магнита. Процесс горячего прессования включает в себя помещение магнитного порошка в форму и приложение давления при высокой температуре для превращения его в изотропный магнит с высокой плотностью.
Применение
Двигатели с постоянными магнитами
В двигателях с постоянными магнитами использование постоянных магнитов для возбуждения не только снижает энергопотребление и экономит энергию, но и улучшает характеристики двигателя.
Магнитные машины
Магнитные машины работают за счет силы отталкивания одноименных полюсов или силы притяжения разноименных полюсов магнитов. Для этого требуются постоянные магниты с высокой остаточной намагниченностью и высокой собственной коэрцитивной силой. Кроме того, благодаря принципу притяжения разноименных полюсов, магнитные приводы могут быть построены с использованием бесконтактной передачи, что обеспечивает такие преимущества, как отсутствие трения и шума. Поэтому высокопроизводительные магниты Nd-Fe-B широко используются в приводных компонентах горнодобывающей техники, магнитных подшипниках гироскопов и турбин спутников и космических аппаратов, а также в подшипниках роторов центробежных насосов для поддержания работы сердца в медицинском оборудовании.
Авиакосмическая промышленность
Редкоземельные постоянные магниты незаменимы для запуска ракет, спутникового позиционирования и коммуникационных технологий. Высокоэффективный спеченный Nd-Fe-B особенно полезен в микроволновых системах передачи/приема радиолокационных станций. Используя комбинированное воздействие постоянного и переменного микроволнового магнитного поля, возникает ферромагнитный резонанс, что позволяет изготавливать микроволновые циркуляторы, изоляторы и т. д. Бытовая электроника
Бытовая электроника 3C всегда была важной отраслью переработки спеченного NdFeB. Спеченный NdFeB обладает такими характеристиками, как высокая магнитная энергия, что соответствует тенденциям миниатюризации, снижения веса и уменьшения толщины изделий бытовой электроники 3C. Он широко используется в таких электронных компонентах, как VCM, линейные двигатели мобильных телефонов, камеры, наушники, динамики и приводы шпинделей.