Trumpas grūdų ribų difuzijos proceso įvadas

Nuolatinio magneto praktiškumas gali būti vertinamas pagal išliekamumo stabilumąBr, vidinė prievartaHcj, ir maksimalios energijos produktai(BH) maksišorinėmis sąlygomis. Magnetas su aukštesniuBrgali pasiūlyti stipresnį magnetinio lauko stiprumą, tada didesnįHcjgali pasitarnauti daug geresnei apsaugos nuo trukdžių funkcijai. Vertė(BH) maksreiškia nuolatinio magneto gebėjimą tiekti magnetostatinę energiją. Tai matyti iš žemiau esančio paveikslo, aukštas(BH) maksMagnetas gali tiekti tą patį magnetinio lauko stiprumą sunaudojant mažiau, tada nuolatinio magneto kūrimo istorija iš esmės yra didesnio našumo siekimo procesas.

Dauguma retųjų žemių elementų gali sudaryti RE₂Fe₁₄B junginys su Fe ir B, ir Nd₂Fe₁₄B junginys turi didžiausią soties įmagnetinimą ir funkcinį magnetokristalinį anizotropinį lauką tarp šių RE₂Fe₁₄B junginiai. Be to, neodimio atsargų kiekis Žemės plutoje yra gana gausus, o tai gali išlaikyti tiekimo grandinės stabilumą ir išlaidų pranašumą.

Daugelis mikrostruktūros stebėjimų rodo, kad sukepintuose neodimio magnetuose yra šešios fazės, tada Nd₂Fe₁₄B pagrindinė fazė ir Nd turtinga fazė yra geriausiai žinomos dėl jų poveikio magnetinėms savybėms. Nd₂Fe₁₄B pagrindinė fazė yra vienintelė kieta magnetinė fazė sukepintame magnete ir lemia jos tūrio dalisBrir(BH) maksNd-Fe-B lydinio. Nd turtinga fazė vaidina pagrindinį vaidmenį sukepintų neodimio magnetų magnetiniame kietėjime. Jo sudėtis, struktūra, pasiskirstymas ir morfologija yra labai jautrūs proceso sąlygoms. Pageidautina, kad Nd turtinga fazė būtų sluoksniuotos struktūros formos ir nuolat pasiskirstytų grūdelių ribose.

Sukepintų neodimio magnetų prievartos stiprinimas

Vėjo energijos generatoriui, naujai energetinei transporto priemonei, energiją taupantiems buitiniams prietaisams ir naujausiam mobiliam išmaniajam terminalui reikalingi sukepinti neodimio magnetai, ne tik(BH) maks, bet ir turi pranašesnesHcj. Tai visada yra pagrindinė problema, kurią reikia patobulintiHcjišlaikant aukštąBrir(BH) maks.

Sukepintų neodimio magnetų vidiniam koercityvumui daugiausia įtakos turi mikrostruktūra ir sudėtis. Mikrostruktūros optimizavimas sutelkiamas į grūdų rafinavimą ir pagerina Nd turtingos fazės pasiskirstymą. Sudėtį galima optimizuoti pridedant kitų elementų, kad pagerintų pagrindinės fazės grūdo magnetokristalinį anizotropinį lauką. Egzistuoja teigiamas ryšys tarp sukepintų neodimio magnetų koercyvumo ir pagrindinės fazės grūdo magnetokristalinio anizotropinio lauko. Tai reiškia, kad kuo didesnis pagrindinės fazės grūdo magnetokristalinis anizotropinis laukas, tuo didesnis sukepinto neodimio magnetų koerciškumas. H_Aiš Dy₂Fe₁₄B ir Tb₂Fe₁₄B yra žymiai didesnis nei Nd₂Fe₁₄B, tada pridėjus nedidelį kiekį Dy arba Tb elemento, kad pakeistų Nd atomą pagrindinės fazės grotelėje, susidarys (Nd, Dy)₂Fe₁₄B arba (Nd, Tb)₂Fe₁₄B su aukštesniu H_Akurios gali veiksmingai pagerinti vidinę prievartą. Dažnai naudojami papildymo metodai apima tradicinį legiravimo procesą, grūdelių ribų modifikavimo procesą ir grūdų ribų difuzijos procesą.

Legiravimo procesas

Legiravimo procesas reiškia tam tikros dalies HREE Dy arba Tb pridėjimą į sukepintų neodimio magnetų žaliavą, tada visi elementai rodo kompozicijos homogenizaciją lydymosi proceso metu. Sukepintų neodimio magnetų prievartos mechanizmas rodo, kad atvirkštinis magnetinis domenas linkęs formuotis pagrindinės fazės ribinėse srityse, o vienodas HREE pasiskirstymas sukels išteklių švaistymą ir išlaidas. Visų pirma, antiferomagnetinis ryšys tarp Fe atomų ir Dy atomų sukels rimtą magnetinio praskiedimo efektą ir labai pablogės.Brir(BH) maks.

Grūdų ribų modifikavimo procesas

Siekiant pagerinti HREE panaudojimo santykį ir išvengti magnetinio skiedimo efekto, siūlomas grūdų ribų modifikavimo procesas. Pirma, grūdų ribų modifikavimo procesas gamina Nd₂Fe₁₄Atitinkamai B pagrindinis lydinys ir HREE turtingas pagalbinis lydinys, tada presavimas ir sukepinimas sumaišius du lydinius pagal tam tikrą proporciją. Dy ir Tb sukepinimo metu pasklis į pagrindinės fazės grūdus nuo grūdų ribos, todėl susidarys (Nd, Dy)₂Fe₁₄B arba (Nd, Tb)₂Fe₁₄B magnetiniai kietėjimo sluoksniai pagrindinės fazės ribinėse srityse ir taip sumažina atvirkštinio magnetinio domeno branduolį. Net grūdų ribų modifikavimo procesas paskatino panaudojimo koeficientą arba HREE, HREE vis dar neišvengiamai egzistuoja pagrindinės fazės grūdų viduje ir sukelia magnetinio skiedimo efektą. Grūdų ribos modifikavimo procesas turi šviečiančią reikšmę vėlesniam grūdų ribų difuzijos procesui.

Grūdų ribų difuzijos procesas

Grūdelių ribos difuzijos procesas prasideda įvedant HREE sluoksnį į magneto paviršių, o po to atliekamas vakuuminis terminis apdorojimas, viršijantis Nd turtingos fazės lydymosi temperatūrą. Todėl HREE elementas difunduoja į magnetą išilgai grūdelių ribų ir formuojasi (Nd, Dy, Tb)₂Fe₁₄B šerdies ir apvalkalo struktūra aplink pagrindinės fazės grūdus. Tada sustiprės pagrindinės fazės anizotropinis laukas, o tuo tarpu grūdų ribinė fazė taps tolydesnė ir tiesesnė, o tai susilpnins magnetinių mainų jungtį tarp pagrindinių fazių. Svarbiausias grūdų ribos difuzijos proceso bruožas yra galimybė padidinti magnetąHcjkartu išlaikant aukštąBr. Skirtingai nuo legiravimo proceso, HREE elementai neturi patekti į pagrindinę fazę, todėl labai sumažėja HREE kiekis ir savikaina įprastuose didelės koercinės sukepintuose neodimio magnetuose. Grūdų riba taip pat gali pagaminti kai kurias naujas rūšis, kurios anksčiau buvo neįsivaizduojamos per legiravimo procesą, pvz., N54SH ir N52UH.

Grūdų ribos difuzinis apdorojimas bus įgyvendintas po apdirbimo proceso. HREE sluoksnį galima gauti purškiant, fiziniu garų nusodinimu (PVD), elektroforeze ir terminiu garavimu.

Grūdų ribų difuzijos proceso apribojimai

Grūdų ribos difuzijos procesą daugiausia riboja magneto storis, o didėjant storiui mažėja vidinės koercicijos laipsnis. Padidinus difuzijos temperatūrą arba pailginus difuzijos laiką, gali padidėti išsklaidytos HREE gylis ir koncentracija, tada padidėti HREE šerdies ir apvalkalo struktūros tūrinė dalis. Tačiau per didelė difuzijos temperatūra ir laikas lems pagrindinės fazės grūdelių augimą, o tuo tarpu fazės struktūra ir Nd turtingos fazės pasiskirstymas taip pat pasikeis.