Што такое неадымавыя магніты / магніты NdFeB?
Самы распаўсюджаны выглядрэдказямельны магніт- гэта неадымавы магніт, які звычайна называюць магнітам NdFeB, NIB або Neo.Неадым, жалеза і бор былі аб'яднаны для стварэння тэтраганальнай крышталічнай структуры пастаяннага магніта Nd2Fe14B.Неадымавыя магніты - гэта самы моцны тып пастаяннага магніта на рынку.Яны былі асобна распрацаваны ў 1984 годзе кампаніямі General Motors і Sumitomo Special Metals.
У залежнасці ад выкарыстоўванага метаду вытворчасці магніты NdFeB можна класіфікаваць якспечаныабо звязаныя.У многіх сферах прымянення сучасных тавараў, якія патрабуюць магутных пастаянных магнітаў, такіх як электрарухавікі ў акумулятарных інструментах, жорсткія дыскі і магнітныя мацаванні, яны занялі месца іншых тыпаў магнітаў.
Тлумачэнне сілы
Неадым - антыферамагнітны метал, які праяўляе магнітныя характарыстыкі ў чыстым выглядзе, але толькі пры тэмпературах ніжэй за 19 К (254,2 °C; 425,5 °F).Для стварэння неадымавых магнітаў выкарыстоўваюцца злучэнні неадыму з ферамагнітнымі пераходнымі металамі, такімі як жалеза, тэмпература Кюры значна вышэйшая за пакаёвую.
Сіла неадымавых магнітаў - гэта спалучэнне розных фактараў.Найбольш значнай з'яўляецца надзвычай высокая аднавосевая магнітакрышталічная анізатрапія тэтраганальнай крышталічнай структуры Nd2Fe14B (HA 7 T - напружанасць магнітнага поля H у адзінках А/м супраць магнітнага моманту ў Am2).Гэта паказвае на тое, што крышталь рэчыва намагнічваецца пераважна ўздоўж пэўнай восі крышталя, але намагнічвацца ў іншых кірунках вельмі складана.Неадымавы магнітны сплаў, як і іншыя магніты, зроблены з мікракрышталічных зерняў, якія падчас вытворчасці выраўнаваны ў моцным магнітным полі такім чынам, што ўсе іх магнітныя восі паказваюць у адным кірунку.Злучэнне мае надзвычай высокую каэрцытыўнасць, або ўстойлівасць да размагнічвання, з-за ўстойлівасці крышталічнай рашоткі да змены напрамку магнетызму.
Паколькі ў яго электроннай структуры ўтрымліваюцца чатыры няспараных электрона ў параўнанні з (у сярэднім) трыма ў жалеза, атам неадыму здольны мець значны магнітны дыпольны момант.Няспараныя электроны ў магнеце, якія выраўнаваны такім чынам, што іх спіны накіраваны ў адным кірунку, ствараюць магнітнае поле.Гэта прыводзіць да моцнай намагнічанасці насычэння для камбінацыі Nd2Fe14B (Js 1,6 Тл або 16 кГс) і тыповай рэшткавай намагнічанасці 1,3 тэсла.У выніку гэтая магнітная фаза мае здольнасць назапашваць значную колькасць магнітнай энергіі (BHmax 512 кДж/м3 або 64 MGOe), паколькі найбольшая шчыльнасць энергіі прапарцыйная Js2.
Гэта значэнне магнітнай энергіі прыкладна ў 18 разоў па аб'ёме і ў 12 разоў па масе больш, чым у "звычайных" ферытавых магнітаў.Самарыевы кобальт (SmCo), першы камерцыйна даступны рэдказямельны магніт, мае меншы ўзровень магнітнай энергіі, чым сплавы NdFeB.На магнітныя характарыстыкі неадымавых магнітаў сапраўды ўплываюць мікраструктура сплаву, працэс вытворчасці і склад.
Атамы жалеза і камбінацыя неадым-бор знаходзяцца ў альтэрнатыўных пластах ўнутры крышталічнай структуры Nd2Fe14B.Дыямагнітныя атамы бору спрыяюць згуртаванасці праз трывалыя кавалентныя сувязі, але непасрэдна не спрыяюць магнетызму.Неадымавыя магніты менш дарагія, чым самарыява-кобальтавыя з-за параўнальна нізкай канцэнтрацыі рэдказямельных элементаў (12% па аб'ёме, 26,7% па масе), а таксама адноснай даступнасці неадыму і жалеза ў параўнанні з самарыем і кобальтам.
Уласцівасці
Ацэнкі:
Для іх класіфікацыі выкарыстоўваецца максімальны прадукт энергіі неадымавых магнітаў, які адпавядае вытворчасці магнітнага патоку на адзінку аб'ёму.Больш моцныя магніты пазначаюцца больш высокімі значэннямі.Існуе агульнапрынятая ва ўсім свеце класіфікацыя спеченных NdFeB магнітаў.Іх значэнне вар'іруецца ад 28 да 52. Неадымавыя, або спеченные NdFeB магніты, пазначаюцца пачатковым N перад значэннямі.За значэннямі ідуць літары, якія абазначаюць уласную каэрцытыўнасць і максімальныя працоўныя тэмпературы, якія станоўча карэлююць з тэмпературай Кюры і вар'іруюцца ад стандартнай (да 80 °C або 176 °F) да TH (230 °C або 446 °F) .
Гатункіспеченные магніты NdFeB:
N30-N56, N30M-N52M, N30H-N52H, N30SH-N52SH, N28UH-N45UH, N28EH-N42EH, N30AH-N38AH
Магнітныя ўласцівасці:
Сярод важных характарыстык, якія выкарыстоўваюцца для кантраставання пастаянных магнітаў:
Рэманентнасць(Br),які колькасна вызначае напружанасць магнітнага поля.
Прымус(Hci),ўстойлівасць матэрыялу да размагнічвання.
Прадукт максімальнай энергіі(BHmax),найбольшае значэнне шчыльнасці магнітнага патоку (B) раз
напружанасць магнітнага поля, якая вымярае шчыльнасць магнітнай энергіі (H).
Тэмпература Кюры (TC), кропка, у якой рэчыва перастае быць магнітным.
Неадымавыя магніты пераўзыходзяць іншыя тыпы магнітаў з пункту гледжання астаткавай намагнічанасці, каэрцытыўнасці і здабытку энергіі, але часта маюць больш нізкія тэмпературы Кюры.Тэрбій і дыспрозій - гэта два спецыяльныя сплавы з неадымавым магнітам, якія былі створаны з больш высокімі тэмпературамі Кюры і больш высокай тэмпературай талерантнасцю.Магнітныя характарыстыкі неадымавых магнітаў адрозніваюцца ад іншых тыпаў пастаянных магнітаў у табліцы ніжэй.
| Магніт | бр(Т) | Hcj(кА/м) | BHмакскДж/м3 | TC | |
| (℃) | (℉) | ||||
| Nd2Fe14B, спеченный | 1,0-1,4 | 750-2000 | 200-440 | 310-400 | 590-752 |
| Nd2Fe14B, звязаны | 0,6-0,7 | 600-1200 | 60-100 | 310-400 | 590-752 |
| SmCo5, спеченный | 0,8-1,1 | 600-2000 | 120-200 | 720 | 1328 год |
| Sm(Co, Fe, Cu, Zr)7 спечаны | 0,9-1,15 | 450-1300 | 150-240 | 800 | 1472 год |
| AlNiCi, спечаны | 0,6-1,4 | 275 | 10-88 | 700-860 | 1292-1580 гг |
| Sr-ферыт, спеченный | 0,2-0,78 | 100-300 | 10-40 | 450 | 842 |
Праблемы карозіі
Межы зерняў спечанага магніта асабліва адчувальныя да карозіі ў спечаным Nd2Fe14B.Гэты від карозіі можа прывесці да сур'ёзных пашкоджанняў, такіх як раскол павярхоўнага пласта або рассыпанне магніта ў парашок з драбнюткіх магнітных часціц.
Многія камерцыйныя тавары ліквідуюць гэтую рызыку, уключыўшы ахоўнае пакрыццё, каб прадухіліць уздзеянне навакольнага асяроддзя.Самыя распаўсюджаныя пакрыцці - гэта нікель, нікель-медна-нікель і цынк, у той час як могуць выкарыстоўвацца і іншыя металы, а таксама палімерныя і лакавыя ахоўныяпакрыццяў.
Тэмпературныя эфекты
Неадым мае адмоўны каэфіцыент, што азначае, што пры павышэнні тэмпературы падаюць і каэрцытыўная сіла, і максімальная шчыльнасць магнітнай энергіі (BHmax).Пры тэмпературы навакольнага асяроддзя магніты неадым-жалеза-бор валодаюць высокай каэрцытыўнасцю;аднак, калі тэмпература павышаецца больш чым на 100 °C (212 °F), каэрцытыўная сіла хутка падае, пакуль не дасягне тэмпературы Кюры, якая складае каля 320 °C або 608 °F.Гэта зніжэнне каэрцытыўнай сілы абмяжоўвае эфектыўнасць магніта ў высокатэмпературных прымяненнях, такіх як ветраныя турбіны, гібрыдныя рухавікі і г. д. Каб прадухіліць падзенне прадукцыйнасці з-за ваганняў тэмпературы, дадаюць тэрбій (Tb) або дыспрозій (Dy), павялічваючы кошт магніт.
Прыкладанні
Паколькі яго больш высокая трываласць дазваляе выкарыстоўваць меншыя і лёгкія магніты для пэўнага прымянення, неадымавыя магніты выцеснілі альніко і ферытавыя магніты ў многіх з незлічоных ужыванняў сучаснай тэхналогіі, дзе патрабуюцца моцныя пастаянныя магніты.Вось некалькі прыкладаў:
Галоўныя актуаторы для жорсткіх дыскаў кампутара
Механічныя выключальнікі электронных цыгарэт
Замкі для дзвярэй
дынамікі мабільных тэлефонаў і прывады аўтафокусу
Электрычны ўзмацняльнік руля
Акумулятарныя інструменты
Серварухавікі& сінхронныя рухавікі
Рухавікі пад'ёмныя і кампрэсары
Шпіндзель і крокавыя рухавікі
Прывадныя рухавікі гібрыдных і электрычных аўтамабіляў
Электрагенератары для ветравых турбін (з узбуджэннем пастаяннымі магнітамі)
Раздзяляльнікі карпусоў для рознічнага гандлю
Магутныя неадымавыя магніты выкарыстоўваюцца ў перапрацоўчай прамысловасці для захопу іншародных тэл і абароны прадуктаў і працэсаў.
Павелічэнне трываласці неадымавых магнітаў натхніла на новыя магчымасці выкарыстання, такія як магнітныя зашпількі для ювелірных вырабаў, дзіцячыя магнітныя будаўнічыя наборы (і іншыя неадымавыяцацкі-магніты), а таксама як частка механізму закрыцця сучаснага спартыўнага парашутнага абсталявання.Яны з'яўляюцца асноўным металам у калісьці папулярных магнітах для настольных цацак, вядомых як "Бакіболы" і "Бакікубс", аднак некаторыя крамы ў Злучаных Штатах вырашылі не прадаваць іх з меркаванняў бяспекі дзяцей, і яны былі забароненыя ў Канадзе па той жа прычыне.
З з'яўленнем адкрытых магнітна-рэзанансных тамаграфічных сканараў (МРТ), якія выкарыстоўваюцца для агляду цела ў радыялагічных аддзяленнях у якасці альтэрнатывы звышправодным магнітам, напружанасць і аднастайнасць магнітнага поля неадымавых магнітаў таксама адкрылі новыя магчымасці ў медыцынскай прамысловасці.
Неадымавыя магніты выкарыстоўваюцца для лячэння гастраэзафагеальнай рэфлюкснай хваробы як хірургічна імплантаваная антырэфлюксная сістэма, якая ўяўляе сабой групу магнітаў, хірургічна імплантаваных вакол ніжняга страваводны сфінктара (ГЭРБ).Яны таксама былі імплантаваны ў пальцы, каб уключыць сэнсарнае адчуванне магнітных палёў, хоць гэта эксперыментальная аперацыя, з якой знаёмыя толькі біяхакеры і шліфавальнікі.
Спеченные магніты NdFeBвалодаюць самымі высокімі магнітнымі якасцямі і выкарыстоўваюцца ў шэрагу сектараў, уключаючы дзвярныя зашчапкі, рухавікі, генератары і кампаненты цяжкай прамысловасці.
Звязаныя сціснутыя магнітымацнейшыя за магніты, вырабленыя пад ціскам.
Ін'екцыйны пластыкавы магніт NdFeBгэта кампазітны матэрыял новага пакалення, які складаецца з пастаяннага магнітнага парашка і пластыка, з незвычайнымі магнітнымі і пластычнымі якасцямі, а таксама высокай дакладнасцю і ўстойлівасцю да стрэсу.
