Īss ievads graudu robežu difūzijas procesā

Pastāvīgā magnēta praktiskumu var novērtēt pēc remanences stabilitātesBr, iekšējā koercivitāteHcj, un maksimāli enerģētiski produkti(BH)maksārējā stāvoklī. Magnēts ar augstākuBrvar piedāvāt spēcīgāku magnētiskā lauka stiprumu, tad lielākuHcjvar kalpot daudz labākai prettraucējumu spējai. Vērtība(BH)maksatspoguļo pastāvīgā magnēta spēju nodrošināt magnetostatisko enerģiju. To var redzēt no attēla zemāk, augsts(BH)maksmagnēts var nodrošināt tādu pašu magnētiskā lauka stiprumu ar mazāku patēriņu, tad pastāvīgā magnēta attīstības vēsture būtībā ir process, kurā tiek sasniegta augstāka veiktspēja.

Lielākā daļa retzemju elementu var veidot RE₂Fe₁₄B savienojums ar Fe un B, un Nd₂Fe₁₄B savienojumam ir visaugstākā piesātinājuma magnetizācija un funkcionālais magnetokristāliskā anizotropijas lauks starp šiem RE₂Fe₁₄B savienojumi. Turklāt neodīma rezerves apjoms Zemes garozā ir salīdzinoši liels, kas var uzturēt piegādes ķēdes stabilitāti un izmaksu priekšrocības.

Daudzi mikrostruktūras novērojumi liecina, ka saķepinātajos neodīma magnētos ir sešas fāzes, tad Nd₂Fe₁₄B galvenā fāze un ar Nd bagāta fāze ir vislabāk zināmā, pateicoties to ietekmei uz magnētisko veiktspēju. Nd₂Fe₁₄B galvenā fāze ir vienīgā cietā magnētiskā fāze saķepinātajā magnētā, un tās tilpuma daļa nosakaBrun(BH)maksno Nd-Fe-B sakausējuma. Nd bagātajai fāzei ir galvenā loma saķepināto neodīma magnētu magnētiskajā sacietēšanā. Tās sastāvs, struktūra, sadalījums un morfoloģija ir ļoti jutīgi pret procesa apstākļiem. Ar Nd bagāta fāze ir vēlama slāņainas struktūras veidā un nepārtraukti sadalīta graudu robežzonās.

Saķepināto neodīma magnētu koercivitātes uzlabošana

Vēja enerģijas ģeneratoram, jaunam enerģijas transportlīdzeklim, enerģiju taupošām sadzīves ierīcēm un jaunākajam mobilajam viedajam terminālim ir nepieciešami saķepināti neodīma magnēti ne tikai(BH)maks, bet arī ir pārākiHcj. Tas vienmēr ir galvenais jautājums, kas jāuzlaboHcjvienlaikus saglabājot augstuBrun(BH)maks.

Saķepināto neodīma magnētu iekšējo koercivitāti galvenokārt ietekmē mikrostruktūra un sastāvs. Mikrostruktūras optimizācija koncentrējas uz graudu rafinēšanu un uzlabo Nd bagātās fāzes sadalījumu. Sastāvu var optimizēt, pievienojot citus elementus, lai uzlabotu galvenās fāzes graudu magnetokristālisko anizotropijas lauku. Pastāv pozitīva saikne starp saķepināto neodīma magnētu koercivitāti un galvenās fāzes graudu magnetokristālisko anizotropijas lauku. Proti, jo augstāks ir galvenās fāzes graudu magnetokristāliskā anizotropijas lauks, jo augstāka ir saķepināto neodīma magnētu koercivitāte. H_Ano Dy₂Fe₁₄B un Tb₂Fe₁₄B ir ievērojami augstāki par Nd₂Fe₁₄B, pēc tam pievienojot nelielu daudzumu Dy vai Tb elementa, lai aizstātu Nd atomu galvenās fāzes režģī, veidosies (Nd, Dy)₂Fe₁₄B vai (Nd, Tb)₂Fe₁₄B ar augstāku H_Akas var efektīvi uzlabot iekšējo koercivitāti. Bieži izmantotās pievienošanas metodes ietver tradicionālo sakausēšanas procesu, graudu robežas modifikācijas procesu un graudu robežu difūzijas procesu.

Leģēšanas process

Leģēšanas process attiecas uz noteiktas proporcijas HREE Dy vai Tb pievienošanu saķepināto neodīma magnētu izejmateriālam, pēc tam visi elementi uzrāda kompozīcijas homogenizāciju kausēšanas procesā. Saķepināto neodīma magnētu koercivitātes mehānisms norāda, ka apgrieztajam magnētiskajam domēnam ir tendence veidot kodolu galvenās fāzes robežzonās, un vienmērīga HREE sadale radīs resursu izšķiešanu un izmaksu pieaugumu. Pats galvenais, antiferomagnētiskais savienojums starp Fe atomiem un Dy atomiem radīs nopietnu magnētiskās atšķaidīšanas efektu un būtiski pasliktināsies.Brun(BH)maks.

Graudu robežu modifikācijas process

Lai uzlabotu HREE izmantošanas koeficientu un izvairītos no magnētiskās atšķaidīšanas efekta, tiek piedāvāts graudu robežas modifikācijas process. Pirmkārt, graudu robežu modifikācijas process ražošanas Nd₂Fe₁₄Attiecīgi B galvenais sakausējums un ar HREE bagāts papildu sakausējums, pēc tam presēšana un saķepināšana pēc divu sakausējumu sajaukšanas atbilstoši noteiktai proporcijai. Dy un Tb saķepināšanas procesā izkliedēsies uz galvenās fāzes graudiem no graudu robežas, tādējādi veidojot (Nd, Dy)₂Fe₁₄B vai (Nd, Tb)₂Fe₁₄B magnētiskie sacietēšanas slāņi galvenās fāzes robežzonās un tādējādi samazina apgrieztā magnētiskā domēna kodolu veidošanos. Pat graudu robežu modifikācijas process ir veicinājis izmantošanas koeficientu jeb HREE, HREE joprojām neizbēgami pastāv galvenās fāzes graudu iekšpusē un rada magnētiskās atšķaidīšanas efektu. Graudu robežu modifikācijas procesam ir izglītojoša nozīme turpmākajā graudu robežu difūzijas procesā.

Graudu robežu difūzijas process

Graudu robežas difūzijas process sākas ar HREE slāņa ievadīšanu magnēta virsmā, pēc tam tiek veikta vakuuma termiskā apstrāde virs Nd bagātās fāzes kušanas temperatūras. Tāpēc HREE elements izkliedējas magnētā pa graudu robežām un veido (Nd, Dy, Tb)₂Fe₁₄B serdes-čaulas struktūra ap galvenās fāzes graudiem. Tad tiks pastiprināts galvenās fāzes anizotropiskais lauks, tikmēr graudu robežfāze kļūst nepārtrauktāka un taisnāka, kas vājinās magnētiskās apmaiņas savienojumu starp galvenajām fāzēm. Graudu robežas difūzijas procesa nozīmīgākā iezīme ir magnēta palielināšanaHcjvienlaikus saglabājot augstuBr. Atšķirībā no leģēšanas procesa, HREE elementiem nav jāieiet galvenajā fāzē, tādējādi radot būtisku HREE daudzuma un pašizmaksas samazinājumu tradicionālajos augstas koercivitātes saķepinātajos neodīma magnētos. Graudu robeža spēj ražot arī dažas jaunas kategorijas, kuras iepriekš nebija iedomājamas leģēšanas procesā, piemēram, N54SH un N52UH.

Graudu robežu difūzijas apstrāde tiks ieviesta pēc apstrādes procesa. HREE slāni var iegūt ar izsmidzināšanu, fizikālo tvaiku pārklāšanu (PVD), elektroforēzi un termisko iztvaikošanu.

Graudu robežu difūzijas procesa ierobežojumi

Graudu robežas difūzijas procesu galvenokārt ierobežo magnēta biezums, un, palielinoties biezumam, iekšējās koercivitātes uzlabošanas pakāpe samazinās. Difūzijas temperatūras paaugstināšana vai difūzijas laika pagarināšana var palielināt izkliedētās HREE dziļumu un koncentrāciju, pēc tam veicināt HREE serdes un apvalka struktūras tilpuma daļu. Tomēr pārmērīga difūzijas temperatūra un laiks izraisīs galvenās fāzes graudu augšanu, tikmēr mainīsies arī fāzes struktūra un Nd bagātās fāzes sadalījums.