يمكن الحكم على قابلية المغناطيس الدائم العملي من خلال ثبات البقايا Br، الإكراه الجوهري محكمة العدل العليا، ومنتجات الطاقة القصوى (BH) كحد أقصى تحت ظروف خارجية. المغناطيس مع أعلى Br يمكن أن تقدم قوة مجال مغناطيسي أقوى ، ثم أعلى محكمة العدل العليا يمكن أن يخدم قدرة أفضل بكثير ضد التدخل. قيمة ال (BH) كحد أقصى يمثل قدرة المغناطيس الدائم على توفير طاقة مغناطيسية. يمكن رؤيته من الشكل أدناه ، مرتفع (BH) كحد أقصى يمكن للمغناطيس توفير نفس قوة المجال المغناطيسي مع استهلاك أقل ، ومن ثم فإن تاريخ تطور المغناطيس الدائم هو في الأساس عملية لمتابعة أداء أعلى.

يمكن أن تشكل معظم العناصر الأرضية النادرة الطاقة المتجددة₂Fe₁₄مركب B مع Fe و B و Nd₂Fe₁₄يحتوي المركب B على أعلى مغنطة تشبع ومجال تباين مغناطيسي وظيفي بين هؤلاء RE₂Fe₁₄مركبات ب. علاوة على ذلك ، فإن الحجم الاحتياطي للنيوديميوم في قشرة الأرض وفير نسبيًا والذي يمكن أن يحافظ على استقرار سلسلة التوريد وميزة التكلفة.

تشير العديد من ملاحظات البنية المجهرية إلى وجود ست مراحل في مغناطيس نيوديميوم متكلس، ثم Nd₂Fe₁₄الطور الرئيسي B والطور Nd-rich هما الأكثر شهرة بسبب تأثيرهما على الأداء المغناطيسي. و₂Fe₁₄المرحلة B الرئيسية هي المرحلة المغناطيسية الصلبة الوحيدة في المغناطيس الملبد ويحدد حجمها حجمها Br و (BH) كحد أقصى من سبيكة Nd-Fe-B. تلعب المرحلة الغنية بـ Nd دورًا رئيسيًا في التصلب المغناطيسي لـ مغناطيس نيوديميوم متكلس. إن تكوينها وهيكلها وتوزيعها وتشكلها حساسة للغاية لظروف العملية. يفضل أن يكون الطور الغني بـ Nd في شكل هيكل متعدد الطبقات وموزع بشكل مستمر في مناطق حدود الحبوب.

تعزيز الإكراه من مغناطيس نيوديميوم متكلس

مولد طاقة الرياح ، ومركبة الطاقة الجديدة ، والأجهزة المنزلية الموفرة للطاقة ، وأحدث محطة ذكية متنقلة كلها تتطلب مغناطيس نيوديميوم متكلس ليس فقط عالي (BH) كحد أقصى، ولكن أيضا متفوقة محكمة العدل العليا. إنها دائمًا قضية رئيسية يجب تحسينها محكمة العدل العليا مع الحفاظ على ارتفاع Br و (BH) كحد أقصى.

الإكراه الجوهري لـ مغناطيس نيوديميوم متكلس يتأثر بشكل أساسي بالبنية الدقيقة والتكوين. يركز تحسين البنية المجهرية على صقل الحبوب وتحسين توزيع المرحلة الغنية بـ Nd. يمكن تحسين التكوين من خلال إضافة عناصر أخرى لتحسين مجال التباين المغنطيسي لحبوب الطور الرئيسي. توجد علاقة إيجابية بين الإكراه لمغناطيس النيوديميوم المتكلس ومجال التباين المغنطيسي البلوري لحبوب الطور الرئيسي. وهذا يعني أنه كلما زاد مجال التباين المغنطيسي البلوري لحبوب الطور الرئيسي ، زادت قوة مغناطيس نيوديميوم المتكلس. تم تصميم حرف H_A من دي₂Fe₁₄B و Tb₂Fe₁₄B أعلى بكثير من Nd₂Fe₁₄B ، ثم إضافة كميات صغيرة من عنصر Dy أو Tb لاستبدال ذرة Nd في شبكة المرحلة الرئيسية سوف تتشكل (Nd ، Dy)₂Fe₁₄B أو (Nd، Tb)₂Fe₁₄B مع ارتفاع H_A التي يمكن أن تحسن بشكل فعال من الإكراه الداخلي. تتضمن طرق الإضافة المستخدمة بشكل متكرر عملية صناعة السبائك التقليدية ، وعملية تعديل حدود الحبوب ، وعملية انتشار حدود الحبوب.

عملية صناعة السبائك

تشير عملية السبائك إلى إضافة نسبة معينة من HREE Dy أو Tb إلى المادة الخام لـ مغناطيس نيوديميوم متكلس، ثم تظهر جميع العناصر تجانس التكوين من خلال عملية الذوبان. تشير آلية الإكراه لمغناطيس النيوديميوم المتكلس إلى أن المجال المغناطيسي المعكوس يميل إلى التنوى في المناطق الحدودية للمرحلة الرئيسية ، وسيؤدي التوزيع المنتظم لـ HREE إلى إهدار الموارد وزيادة التكلفة. قبل كل شيء ، فإن الاقتران المغناطيسي بين ذرات الحديد وذرات Dy سيولد تأثير تخفيف مغناطيسي خطير ويتدهور بشكل كبير Br و (BH) كحد أقصى.

عملية تعديل حدود الحبوب

من أجل تحسين نسبة استخدام HREE وتجنب تأثير التخفيف المغناطيسي ، تم اقتراح عملية تعديل حدود الحبوب. أولا ، تصنيع عملية تعديل حدود الحبوب Nd₂Fe₁₄سبيكة B الرئيسية والسبائك الإضافية الغنية بـ HREE على التوالي ، ثم الضغط والتلبيد بعد خلط سبائكتين وفقًا لنسبة معينة. سينتشر Dy و Tb إلى حبيبات الطور الرئيسي من حدود الحبوب أثناء عملية التلبيد ، وبالتالي يتشكل (Nd ، Dy)₂Fe₁₄B أو (Nd، Tb)₂Fe₁₄طبقات التصلب المغناطيسية B في المناطق الحدودية للمرحلة الرئيسية وبالتالي تقلل من نواة المجال المغناطيسي المعكوس. حتى عملية تعديل حدود الحبوب عززت نسبة الاستخدام أو HREE ، لا يزال HREE موجودًا حتمًا في الجزء الداخلي لحبوب الطور الرئيسي ويؤدي إلى تأثير التخفيف المغناطيسي. عملية تعديل حدود الحبوب لها أهمية مفيدة لعملية انتشار حدود الحبوب اللاحقة.

عملية انتشار حدود الحبوب

تبدأ عملية انتشار حدود الحبوب بإدخال طبقة HREE على سطح المغناطيس ، ثم تجربة المعالجة الحرارية الفراغية فوق نقطة الانصهار في المرحلة الغنية بـ Nd. لذلك ، ينتشر عنصر HREE في المغناطيس على طول حدود الحبيبات والشكل (Nd ، Dy ، Tb)₂Fe₁₄ب هيكل القشرة الأساسية حول حبة المرحلة الرئيسية. ثم سيتم تعزيز مجال التباين في المرحلة الرئيسية ، وفي غضون ذلك ، تصبح مرحلة حدود الحبوب أكثر استمرارية واستقامة مما سيضعف اقتران التبادل المغناطيسي بين المراحل الرئيسية. السمة الأكثر أهمية لعملية انتشار حدود الحبوب هي السماح بزيادة المغناطيس محكمة العدل العليا مع الحفاظ في نفس الوقت على ارتفاع Br. على عكس عملية صناعة السبائك ، لا تحتاج عناصر HREE إلى الدخول في المرحلة الرئيسية ، وبالتالي تخلق انخفاضًا كبيرًا في مقدار HREE وسعر التكلفة في مغناطيس نيوديميوم التقليدي عالي الإكراه المتكلس. حدود الحبوب قادرة أيضًا على تصنيع بعض الدرجات الجديدة التي لم يكن من الممكن تصورها سابقًا عبر عملية صناعة السبائك ، مثل N54SH و N52UH.

سيتم تنفيذ معالجة انتشار حدود الحبوب بعد عملية التصنيع. يمكن الحصول على طبقة HREE بالرش ، ترسيب البخار الفيزيائي (PVD)والرحلان الكهربي والتبخر الحراري.

حدود عملية انتشار حدود الحبوب

يتم تقييد عملية انتشار حدود الحبوب بشكل أساسي بسمك المغناطيس ، وتنخفض درجة تعزيز الإكراه الداخلي مع زيادة السماكة. يمكن أن يؤدي رفع درجة حرارة الانتشار أو إطالة وقت الانتشار إلى زيادة عمق وتركيز HREE المنتشر ، ثم تعزيز جزء الحجم من هيكل HREE الأساسي. ومع ذلك ، فإن درجة حرارة الانتشار الزائدة والوقت سيؤديان إلى نمو الحبوب في المرحلة الرئيسية ، وفي الوقت نفسه ، سيتغير أيضًا هيكل الطور وتوزيع الطور الغني بـ Nd.