دلیل اینکه NdFeB در محیط دمای بالا مغناطیس زدایی می شود توسط ساختار فیزیکی خود تعیین می شود. دلیل اینکه آهنربا می تواند میدان مغناطیسی ایجاد کند این است که الکترون های حمل شده توسط خود ماده مطابق جهت به دور اتم می چرخند و در نتیجه نیروی میدان مغناطیسی ایجاد می کنند که به نوبه خود بر امور مربوط به اطراف تأثیر می گذارد. با این حال، چرخش الکترون ها به دور اتم ها در یک جهت از پیش تعیین شده نیز توسط شرایط دما محدود می شود. مواد مغناطیسی مختلف می توانند دماهای متفاوتی را تحمل کنند. اگر دما خیلی بالا باشد، الکترون ها از مدار اصلی منحرف می شوند و باعث هرج و مرج می شوند. میدان مغناطیسی محلی مواد مختل می شود و در نتیجه مغناطیس زدایی می شود.
چگونه می توان مغناطیس زدایی در دمای بالا NdFeB را بهبود بخشید
راه حل:
مقاومت در برابر دمای بالا آهنرباهای دائمی متصل NdFeB را بهبود بخشید: با افزودن عنصر آلیاژی Co برای جایگزینی Fe در فاز Nd2Fe14B، Tc آهنربا را می توان افزایش داد. با این حال، Co بیش از حد نه تنها هزینه مواد را افزایش می دهد، بلکه القای مغناطیسی باقیمانده و محصول حداکثر انرژی مواد آهنربای دائم را کاهش می دهد.
روش بهبود مقاومت دمایی آهنرباهای NdFeB متخلخل به این صورت است: Tb و Dy خاکی کمیاب سنگین می توانند میدان ناهمسانگردی آهنرباهای NdFeB را به میزان قابل توجهی افزایش دهند و عناصر خاکی کمیاب سنگین (HRE) مانند Dy و Tb را برای جایگزینی 2:14 اضافه کنند: Nd در فاز 1 یک فاز (HRE, Nd)2Fe14B (HRE=Dy, Tb) با میدان ناهمسانگردی مغناطیسی بالاتر تشکیل میدهد. با توجه به جفت شدن ضد فرومغناطیسی بین اتم های خاکی کمیاب سنگین و اتم های آهن، افزودن خاک کمیاب سنگین باعث کاهش ماندگاری و محصول انرژی آهنربا و افزایش هزینه می شود.
فناوری انتشار مرز دانه که در اوایل قرن بیست و یکم ظاهر شد، یک پیشرفت بزرگ در زمینه تولید آهنربای دائمی خاکی کمیاب است. این عناصر خاکی کمیاب سنگین یا آلیاژهای خاکی کمیاب را به شکل انتشار مرز دانه به آهنربا نفوذ می کند، در حالی که به طور موثر نیروی اجباری آهنربا را افزایش می دهد، محتوای خاک های کمیاب سنگین را تا حد زیادی کاهش می دهد و عملکرد هزینه را بهبود می بخشد.
با توجه به مکانیسم نیروی اجباری آهنرباهای دائمی متخلخل NdFeB، حوزه مغناطیسی معکوس ابتدا بر روی سطح دانه تشکیل می شود، بنابراین سطح دانه ضعیف ترین حلقه آهنربا است و افزایش میدان ناهمسانگردی در سطح دانه می تواند باعث به تأخیر افتادن آن شود. تشکیل دامنه مغناطیسی معکوس تشکیل می شود، در نتیجه نیروی اجباری کل آهنربا افزایش می یابد. انتشار مرز دانه در ابتدا از ماده یا ترکیب ساده عناصر خاکی کمیاب سنگین Tb و Dy به عنوان عامل انتشار استفاده می کند. از طریق عملیات حرارتی انتشار، خاک کمیاب سنگین از سطح آهنربا در امتداد مرز دانه وارد آهنربا می شود و برای بهبود آهنربای NdFeB روی مرز دانه و سطح دانه توزیع می شود. سر سخت. دمای عملیات انتشار عموماً بالاتر از نقطه ذوب فاز غنی از خاک کمیاب در مرز دانه در آهنربای Nd-Fe-B است و فاز مایع غنی از خاک کمیاب برای انتشار سریع عناصر مفید است. در امتداد مرز دانه انتشار مرز دانه، خاکهای کمیاب سنگین را در مرز دانهها توزیع میکند و به ندرت وارد دانهها میشود، به طوری که میتوان نیروی اجباری را افزایش داد، در حالی که اثرات نامطلوب خاکهای کمیاب سنگین بر ماندگاری را کاهش داد و خواص مغناطیسی جامع عالی را میتوان به دست آورد. علاوه بر این، مطالعات نشان دادهاند که وقتی موتور و ژنراتور کار میکنند، محیط دمای بالا باعث میشود سطح آهنربا ترجیحاً مغناطیسیزدایی شود، بنابراین لایه سطحی آهنربا باید نیروی اجباری بالاتری نسبت به هسته داشته باشد. فرآیند انتشار مرز دانه می تواند آهنرباهایی با توزیع ناهموار خاک های کمیاب سنگین در مقیاس ماکروسکوپی تولید کند. لایه سطحی آهنربا با خاک های کمیاب سنگین غنی شده است تا نیروی اجباری بالایی ایجاد کند، در حالی که هسته آهنربا فقط مقدار کمی خاک های کمیاب سنگین دارد تا ماندگاری بالایی داشته باشد. بنابراین، فناوری انتشار مرز دانه نه تنها استفاده مؤثرتر از خاکهای کمیاب سنگین را امکانپذیر میسازد، بلکه به نیروی اجباری بالا و محصول انرژی مغناطیسی بالا در همان زمان دست مییابد. در تولیدات صنعتی کنونی، ضخامت بیشتر آهنرباهایی که با انتشار مرز دانهها درمان میشوند کمتر از 4 میلیمتر و به ندرت بیش از 8 میلیمتر است.
