Tane Sınırı Difüzyon İşlemine Kısa Bir Giriş

Kalıcı mıknatısın uygulanabilirliği, kalıcı mıknatıslanmanın kararlılığı ile değerlendirilebilirKardeş, içsel zorlayıcılıkHcjve maksimum enerji ürünleri(BH)maksimumdış koşullar altında. Daha yüksek mıknatısKardeşdaha güçlü manyetik alan gücü sunabilir, daha sonra daha yüksekHcjçok daha iyi anti-parazit yeteneği sağlayabilir. Değeri(BH)maksimumkalıcı mıknatısın manyetostatik enerji sağlama yeteneğini temsil eder. Aşağıdaki şekilden de görülebileceği gibi, yüksek(BH)maksimumMıknatıs daha az tüketimle aynı manyetik alan gücünü sağlayabiliyorsa, kalıcı mıknatısın geliştirme tarihi esasen daha yüksek performans elde etme sürecidir.

Nadir toprak elementlerinin çoğu RE oluşturabilir₂Fe₁₄Fe ve B ve Nd ile B bileşiği₂Fe₁₄B bileşiği bu RE'ler arasında en yüksek doygunluk mıknatıslanmasına ve fonksiyonel manyetokristalin anizotropi alanına sahiptir₂Fe₁₄B bileşikleri. Bunun ötesinde, Dünya kabuğunda Neodimyumun rezerv hacmi nispeten bol miktarda olup, tedarik zinciri istikrarını ve maliyet avantajını koruyabilir.

Birçok mikro yapı gözlemi, sinterlenmiş Neodimyum mıknatıslarda altı fazın bulunduğunu, ardından Nd'nin bulunduğunu göstermektedir.₂Fe₁₄B ana fazı ve Nd-zengin fazı, manyetik performans üzerindeki etkileri nedeniyle en iyi bilinenlerdir. Nd₂Fe₁₄B ana fazı, sinterlenmiş mıknatıstaki tek sert manyetik fazdır ve hacim oranı şunları belirler:KardeşVe(BH)maksimumNd-Fe-B alaşımının. Nd-zengin fazı, sinterlenmiş Neodimyum mıknatısların manyetik sertleştirilmesinde önemli bir rol oynar. Bileşimi, yapısı, dağılımı ve morfolojisi, işlem koşullarına karşı oldukça hassastır. Nd-zengin faz tercihen katmanlı yapı biçimindedir ve tane sınır alanlarında sürekli olarak dağılmıştır.

Sinterlenmiş Neodimyum Mıknatısların Koersivite Arttırımı

Rüzgar enerjisi jeneratörü, yeni enerji aracı, enerji tasarrufu sağlayan ev aletleri ve en son mobil akıllı terminal, yalnızca yüksek verimliliğe sahip olmakla kalmayıp aynı zamanda sinterlenmiş Neodimyum mıknatıslara ihtiyaç duyar.(BH)maksimum, ama aynı zamanda üstünHcj. Her zaman geliştirilmesi gereken önemli bir konudurHcjhala yüksek seviyede kalırkenKardeşVe(BH)maksimum.

Sinterlenmiş Neodimyum mıknatısların içsel koersivitesi esas olarak mikro yapı ve bileşimden etkilenir. Mikro yapının optimizasyonu tanecik inceltmeye odaklanır ve Nd açısından zengin fazın dağılımını iyileştirir. Bileşim, ana faz tanesinin manyetokristalin anizotropi alanını iyileştirmek için diğer elementlerin eklenmesiyle optimize edilebilir. Sinterlenmiş Neodimyum mıknatısların koersivitesi ile ana faz tanesinin manyetokristalin anizotropi alanı arasında pozitif bir ilişki vardır. Yani, ana faz tanesinin manyetokristalin anizotropi alanı ne kadar yüksekse, sinterlenmiş Neodimyum mıknatısların koersivitesi de o kadar yüksektir. H_ADy'nin₂Fe₁₄B ve Tb₂Fe₁₄B, Nd'den önemli ölçüde daha yüksektir₂Fe₁₄B, daha sonra ana faz kafesindeki Nd atomunun yerini alacak küçük miktarlarda Dy veya Tb elementi eklendiğinde (Nd, Dy) oluşacaktır.₂Fe₁₄B veya (Nd, Tb)₂Fe₁₄Daha yüksek H'li B_Aiçsel zorlayıcılığı etkili bir şekilde iyileştirebilen. Sık kullanılan ekleme yöntemleri arasında geleneksel alaşımlama işlemi, tane sınırı modifikasyon işlemi ve tane sınırı difüzyon işlemi yer alır.

Alaşımlama İşlemi

Alaşımlama işlemi, sinterlenmiş Neodimyum mıknatısların ham maddesine belirli bir oranda HREE Dy veya Tb eklenmesi anlamına gelir, ardından tüm elementler eritme işlemi yoluyla bileşimin homojenleşmesini gösterir. Sinterlenmiş Neodimyum mıknatısların koersivite mekanizması, ters manyetik alanın ana fazın sınır bölgelerinde çekirdeklenme eğiliminde olduğunu ve HREE'nin düzgün dağılımının kaynak israfına ve maliyete yol açacağını gösterir. Her şeyden önce, Fe atomları ile Dy atomları arasındaki antiferromanyetik kuplaj ciddi manyetik seyreltme etkisi yaratacak ve önemli ölçüde bozulacaktır.KardeşVe(BH)maksimum.

Tahıl Sınırı Değişikliği Süreci

HREE kullanım oranını iyileştirmek ve manyetik seyreltme etkisinden kaçınmak için tane sınırı modifikasyon işlemi önerilmiştir. İlk olarak, tane sınırı modifikasyon işlemi imalatı Nd₂Fe₁₄B ana alaşımı ve HREE açısından zengin yardımcı alaşımı sırasıyla, iki alaşımı belirli bir orana göre karıştırdıktan sonra presleme ve sinterleme. Dy ve Tb, sinterleme işlemi sırasında tane sınırından ana faz tanesine yayılacak ve böylece (Nd, Dy) oluşacaktır.₂Fe₁₄B veya (Nd, Tb)₂Fe₁₄B manyetik sertleştirme katmanları ana fazın sınır bölgelerindedir ve dolayısıyla ters manyetik alanın çekirdeklenmesini azaltır. Tane sınırı modifikasyon işlemi HREE kullanım oranını desteklemiş olsa bile, HREE hala kaçınılmaz olarak ana faz tanesinin iç kısmında mevcuttur ve manyetik seyreltme etkisine yol açar. Tane sınırı modifikasyon işlemi, sonraki tane sınırı difüzyon işlemi için aydınlatıcı bir öneme sahiptir.

Tahıl Sınırı Difüzyon Süreci

Tane sınırı difüzyon süreci, HREE tabakasının mıknatısın yüzeyine sokulmasıyla başlar, ardından Nd-zengin fazın erime noktasının üzerinde vakum ısıl işlemine tabi tutulur. Bu nedenle, HREE elementi tane sınırları boyunca mıknatısa difüzlenir ve (Nd, Dy, Tb) oluşturur₂Fe₁₄Ana fazın taneciği etrafındaki B çekirdek-kabuk yapısı. Daha sonra ana fazın anizotropi alanı güçlendirilecek, bu arada tanecik sınırı fazı daha sürekli ve düz hale gelecek ve bu da ana fazlar arasındaki manyetik değişim kuplajını zayıflatacaktır. Tanecik sınırı difüzyon sürecinin en önemli özelliği mıknatısın artmasına izin vermesidirHcjaynı anda yüksek seviyede tutarkenKardeşAlaşımlama işleminin aksine, HREE elemanlarının ana faza girmesine gerek yoktur, bu nedenle geleneksel yüksek koersiviteli sinterlenmiş Neodimyum mıknatıslarda HREE miktarında ve maliyet fiyatında önemli bir azalma yaratır. Tane sınırı ayrıca, N54SH ve N52UH gibi alaşımlama işlemiyle daha önce hayal edilemeyen bazı yeni sınıfların üretilmesini de sağlayabilir.

Tane sınırı difüzyon işlemi, işleme sürecinden sonra uygulanacaktır. HREE tabakası püskürtme, fiziksel buhar biriktirme (PVD), elektroforez ve termal buharlaştırma ile elde edilebilir.

Tane Sınırı Difüzyon İşleminin Sınırlamaları

Tane sınırı difüzyon süreci esas olarak mıknatısın kalınlığı ile sınırlandırılır ve kalınlık arttıkça içsel zorlayıcılığın geliştirme derecesi azalır. Difüzyon sıcaklığını artırmak veya difüzyon süresini uzatmak, difüze edilmiş HREE'nin derinliğini ve konsantrasyonunu artırabilir, ardından HREE çekirdek-kabuk yapısının hacim oranını artırabilir. Ancak, aşırı difüzyon sıcaklığı ve süresi ana fazın tane büyümesine neden olur, bu arada faz yapısı ve Nd açısından zengin fazın dağılımı da değişecektir.