Una breve introducción al proceso de difusión de los límites del grano

La viabilidad del imán permanente se puede juzgar por la estabilidad de la remanencia. Br, coercitividad intrínseca Hcjy productos energéticos máximos (BH) max bajo condición externa. Imán con mayor Br puede ofrecer una fuerza de campo magnético más fuerte, luego más alta Hcj Puede tener una capacidad antiinterferente mucho mejor. El valor de (BH) max representa la capacidad de un imán permanente para proporcionar energía magnetostática. Se puede ver en la figura siguiente, alto (BH) max El imán puede suministrar la misma fuerza de campo magnético con menos consumo, entonces el historial de desarrollo del imán permanente es esencialmente un proceso de búsqueda de un mayor rendimiento.

Proceso de difusión del límite de grano-1

La mayoría de los elementos de tierras raras pueden formar RE2Fe14B compuesto con Fe y B, y Nd2Fe14El compuesto B tiene la mayor magnetización de saturación y campo de anisotropía magnetocristalina funcional entre estos RE2Fe14Compuestos B. Más allá de eso, el volumen de reserva de neodimio en la corteza terrestre es relativamente abundante, lo que puede mantener la estabilidad de la cadena de suministro y la ventaja de costos.

Proceso de difusión del límite de grano-2

Muchas observaciones de microestructura indican que existen seis fases en el imanes de neodimio sinterizado, luego Nd2Fe14La fase principal B y la fase rica en Nd son las más conocidas debido a sus efectos sobre el rendimiento magnético. Dakota del Norte2Fe14La fase principal B es la única fase magnética dura en el imán sinterizado y su fracción de volumen determina Br y (BH) max de aleación Nd-Fe-B. La fase rica en Nd juega un papel clave en el endurecimiento magnético de imanes de neodimio sinterizado. Su composición, estructura, distribución y morfología son muy sensibles a las condiciones del proceso. La fase rica en Nd tiene preferiblemente la forma de una estructura en capas y está distribuida de forma continua en las áreas de los límites de los granos.

Proceso de difusión del límite de grano-3

Mejora de la coercitividad de los imanes de neodimio sinterizado

El generador de energía eólica, el vehículo de nueva energía, los electrodomésticos que ahorran energía y el último terminal inteligente móvil requieren imanes de neodimio sinterizado, no solo tienen alta (BH) max, pero también tienen superior Hcj. Siempre es un problema importante mejorar Hcj mientras se mantiene alto Br y (BH) max.

La coercitividad intrínseca de imanes de neodimio sinterizado está influenciado principalmente por la microestructura y la composición. La optimización de la microestructura se centra en el refinamiento del grano y mejora la distribución de la fase rica en Nd. La composición se puede optimizar mediante la adición de otros elementos para mejorar el campo de anisotropía magnetocristalina del grano de la fase principal. Existe una relación positiva entre la coercitividad de los imanes de neodimio sinterizados y el campo de anisotropía magnetocristalina del grano de la fase principal. Es decir, cuanto mayor sea el campo de anisotropía magnetocristalina del grano de la fase principal, mayor será la coercitividad de los imanes de neodimio sinterizados. El hA de Dy2Fe14B y Tb2Fe14B son considerablemente más altos que Nd2Fe14B, luego se formarán pequeñas cantidades de elemento Dy o Tb para reemplazar el átomo de Nd en la red de la fase principal (Nd, Dy)2Fe14B o (Nd, Tb)2Fe14B con mayor HA que puede mejorar eficazmente la coercitividad intrínseca. Los métodos de adición de uso frecuente incluyen el proceso de aleación tradicional, el proceso de modificación del límite del grano y el proceso de difusión del límite del grano.

Proceso de aleación

El proceso de aleación se refiere a agregar una cierta proporción de HREE Dy o Tb a la materia prima de imanes de neodimio sinterizado, entonces todos los elementos muestran una homogeneización de la composición a través del proceso de fusión. El mecanismo de coercitividad de los imanes de neodimio sinterizados indica que el dominio magnético inverso tiende a nuclearse en las áreas límite de la fase principal, y la distribución uniforme de HREE dará como resultado un desperdicio de recursos y un aumento de costos. Sobre todo, el acoplamiento antiferromagnético entre átomos de Fe y átomos de Dy generará un efecto de dilución magnética grave y se deteriorará sustancialmente. Br y (BH) max.

Proceso de difusión del límite de grano-4

Proceso de modificación de los límites del grano

Con el fin de mejorar la relación de utilización de HREE y evitar el efecto de dilución magnética, se propone un proceso de modificación del límite de grano. Primero, el proceso de modificación de los límites del grano fabrica Nd2Fe14Aleación principal B y aleación auxiliar rica en HREE respectivamente, luego presionando y sinterizando después de mezclar dos aleaciones de acuerdo con la proporción determinada. Dy y Tb se difundirán al grano de la fase principal desde el límite del grano durante el proceso de sinterización, por lo que se forma (Nd, Dy)2Fe14B o (Nd, Tb)2Fe14B capas de endurecimiento magnético en las áreas límite de la fase principal y, por lo tanto, disminuyen la nucleación del dominio magnético inverso. Incluso el proceso de modificación del límite de grano ha promovido la relación de utilización o HREE, HREE todavía existe inevitablemente en el interior del grano de fase principal y da lugar a un efecto de dilución magnética. El proceso de modificación de los límites del grano tiene un significado esclarecedor para el proceso de difusión del límite del grano posterior.

Proceso de difusión del límite de grano-5

Proceso de difusión del límite de grano

El proceso de difusión del límite del grano comienza con la introducción de la capa HREE en la superficie del imán y luego se experimenta un tratamiento térmico al vacío por encima del punto de fusión de la fase rica en Nd. Por lo tanto, el elemento HREE se difunde en el imán a lo largo de los límites del grano y forma (Nd, Dy, Tb)2Fe14Estructura de núcleo-capa B alrededor del grano de la fase principal. Luego, se mejorará el campo de anisotropía de la fase principal, mientras tanto, la fase límite del grano se volverá más continua y recta, lo que debilitará el acoplamiento de intercambio magnético entre las fases principales. La característica más significativa del proceso de difusión del límite de grano es permitir que el imán aumente Hcj mientras que simultáneamente se mantiene alto Br. A diferencia del proceso de aleación, los elementos HREE no necesitan entrar en la fase principal, por lo que crean una reducción importante en la cantidad de HREE y el precio de costo en los imanes de neodimio sinterizados convencionales de alta coercitividad. Grain Boundary también es capaz de fabricar algunos grados nuevos que antes eran inimaginables mediante procesos de aleación, como N54SH y N52UH.

Proceso de difusión del límite de grano-6

El tratamiento de difusión del límite de grano se implementará después del proceso de mecanizado. La capa HREE se puede obtener mediante pulverización, deposición física de vapor (PVD), electroforesis y evaporación térmica.

Proceso de difusión del límite de grano-7

Limitaciones del proceso de difusión de los límites del grano

El proceso de difusión del límite de grano está limitado principalmente por el grosor del imán, y el grado de mejora de la coercitividad intrínseca disminuye a medida que aumenta el grosor. Aumentar la temperatura de difusión o prolongar el tiempo de difusión puede aumentar la profundidad y la concentración de HREE difundido y luego promover la fracción de volumen de la estructura núcleo-capa de HREE. Sin embargo, la temperatura y el tiempo de difusión excesivos darán como resultado el crecimiento del grano de la fase principal, mientras tanto, la estructura de la fase y la distribución de la fase rica en Nd también cambiarán.

Proceso de difusión del límite de grano-8

1 comentario

  1. Gracias por la información. He pasado probablemente 100 horas investigando imanes. Jugué con imanes cuando era niño. Me fascinaban los imanes cuando era niño. SDM tiene los mejores imanes que he encontrado. Volveré contigo después de investigar un poco más. Gracias. Wayne Ps. Soy ciudadano estadounidense jubilado que vive en Filipinas. Tan cerca.

    Responder

Escribir una respuesta o comentario