يمكن الحكم على جدوى المغناطيس الدائم من خلال استقرار البقايابر، الإكراه الجوهريهكج، ومنتجات الطاقة القصوى(BH) ماكستحت ظروف خارجية. مغناطيس ذو قوة أعلىبريمكن أن توفر قوة مجال مغناطيسي أقوى، ثم أعلىهكجيمكن أن تكون ذات قدرة أفضل بكثير على مقاومة التداخل. قيمة(BH) ماكسيمثل قدرة المغناطيس الدائم على توفير الطاقة المغناطيسية الساكنة. ويمكن ملاحظة ذلك من الشكل أدناه، حيث أن ارتفاع(BH) ماكسيمكن للمغناطيس توفير نفس قوة المجال المغناطيسي مع استهلاك أقل، ثم يعد تاريخ تطوير المغناطيس الدائم في الأساس عملية السعي لتحقيق أداء أعلى.
يمكن لمعظم العناصر الأرضية النادرة أن تشكل RE2في14مركب B مع Fe وB وNd2في14المركب B له أعلى مغناطيسية تشبعية ومجال مغناطيسي بلوري وظيفي متباين الخواص بين هذه المركبات RE2في14مركبات ب. علاوة على ذلك، فإن حجم الاحتياطي من النيوديميوم في قشرة الأرض وفير نسبيًا، مما قد يحافظ على استقرار سلسلة التوريد وميزة التكلفة.
تشير العديد من ملاحظات البنية الدقيقة إلى وجود ست مراحل موجودة في مغناطيسات النيوديميوم المسحوقة، ثم Nd2في14تعتبر المرحلة الرئيسية B والمرحلة الغنية بالنيوديميوم الأكثر شهرة بسبب تأثيرها على الأداء المغناطيسي.2في14الطور الرئيسي B هو الطور المغناطيسي الصلب الوحيد في المغناطيس المتكلس ويحدد جزء حجمهبرو(BH) ماكسمن سبيكة Nd-Fe-B. تلعب المرحلة الغنية بالنيوديميوم دورًا رئيسيًا في التصلب المغناطيسي لمغناطيسات النيوديميوم المسحوقة. تركيبها وبنيتها وتوزيعها وشكلها حساس للغاية لظروف العملية. تكون المرحلة الغنية بالنيوديميوم في شكل بنية طبقية وموزعة بشكل مستمر في مناطق حدود الحبوب.
تعزيز القوة القسرية للمغناطيسات النيوديميومية المتكلسة
مولد طاقة الرياح، والمركبات ذات الطاقة الجديدة، والأجهزة المنزلية الموفرة للطاقة، وأحدث المحطات الذكية المحمولة، كلها تتطلب مغناطيسات نيوديميوم ملبدة ليس فقط ذات جودة عالية(BH) ماكس، ولكن لديهم أيضًا تفوقهكج. إنه دائمًا أمر مهم لتعزيزهكجمع الحفاظ على ارتفاعبرو(BH) ماكس.
تتأثر القوة القسرية الجوهرية لمغناطيسات النيوديميوم المتكلسة بشكل أساسي بالبنية الدقيقة والتركيب. يركز تحسين البنية الدقيقة على تحسين الحبيبات وتحسين توزيع الطور الغني بالنيوديميوم. يمكن تحسين التركيب من خلال إضافة عناصر أخرى لتحسين مجال التباين المغناطيسي البلوري لحبيبات الطور الرئيسي. توجد علاقة إيجابية بين قوة القسرية لمغناطيسات النيوديميوم المتكلسة ومجال التباين المغناطيسي البلوري لحبيبات الطور الرئيسي. وهذا يعني أنه كلما زاد مجال التباين المغناطيسي البلوري لحبيبات الطور الرئيسي، زادت قوة القسرية لمغناطيسات النيوديميوم المتكلسة.Aمن دي2في14ب و ت ب2في14ب أعلى بكثير من نيد2في14ب، ثم إضافة كميات صغيرة من عنصر Dy أو Tb لتحل محل ذرة Nd في الشبكة الطورية الرئيسية سيشكل (Nd، Dy)2في14ب أو (ند، ت ب)2في14ب مع ارتفاع HAوالتي يمكنها تحسين الإكراه الجوهري بشكل فعال. تشمل طرق الإضافة المستخدمة بشكل متكرر عملية السبائك التقليدية، وعملية تعديل حدود الحبوب، وعملية انتشار حدود الحبوب.
عملية السبائك
تشير عملية السبائك إلى إضافة نسبة معينة من HREE Dy أو Tb إلى المادة الخام لمغناطيسات النيوديميوم المسحوقة، ثم تظهر جميع العناصر تجانس التركيب من خلال عملية الصهر. تشير آلية الإكراه لمغناطيسات النيوديميوم المسحوقة إلى أن المجال المغناطيسي المعكوس يميل إلى التبلور عند المناطق الحدودية للمرحلة الرئيسية، وسيؤدي التوزيع المنتظم لـ HREE إلى إهدار الموارد وزيادة التكلفة. وفوق كل شيء، سيؤدي الاقتران المضاد للمغناطيسية بين ذرات Fe وذرات Dy إلى توليد تأثير تخفيف مغناطيسي خطير وتدهور كبيربرو(BH) ماكس.
عملية تعديل حدود الحبوب
من أجل تحسين نسبة استخدام HREE وتجنب تأثير التخفيف المغناطيسي، تم اقتراح عملية تعديل حدود الحبوب. أولاً، تصنيع عملية تعديل حدود الحبوب Nd2في14سبيكة رئيسية B وسبائك مساعدة غنية بـ HREE على التوالي، ثم الضغط والتلبيد بعد خلط السبائكين وفقًا لنسبة معينة. ينتشر Dy وTb إلى حبيبات الطور الرئيسي من حدود الحبيبات أثناء عملية التلبيد، وبالتالي يتشكل (Nd وDy)2في14ب أو (ند، ت ب)2في14ب- طبقات التصلب المغناطيسي عند المناطق الحدودية للمرحلة الرئيسية وبالتالي تقليل نواة المجال المغناطيسي المعكوس. حتى أن عملية تعديل حدود الحبيبات عززت نسبة الاستخدام أو HREE، ولا يزال HREE موجودًا حتمًا في الجزء الداخلي من حبيبات المرحلة الرئيسية ويؤدي إلى تأثير التخفيف المغناطيسي. عملية تعديل حدود الحبيبات لها أهمية تنويرية لعملية انتشار حدود الحبيبات اللاحقة.
عملية انتشار حدود الحبوب
تبدأ عملية انتشار حدود الحبوب بإدخال طبقة HREE إلى سطح المغناطيس، ثم التعرض للمعالجة الحرارية الفراغية فوق نقطة انصهار الطور الغني بالنيوديميوم. وبالتالي، ينتشر عنصر HREE في المغناطيس على طول حدود الحبوب ويشكل (Nd، Dy، Tb)2في14ب- بنية الغلاف الأساسية حول حبيبات الطور الرئيسي. ثم يتم تعزيز مجال التباين الخواص للطور الرئيسي، وفي الوقت نفسه، تصبح حدود الطور أكثر استمرارية واستقامة مما يضعف اقتران التبادل المغناطيسي بين الطورين الرئيسيين. الميزة الأكثر أهمية لعملية انتشار حدود الطور هي السماح بزيادة المغناطيسهكجمع الحفاظ على ارتفاع في نفس الوقتبرعلى عكس عملية السبائك، لا تحتاج عناصر HREE إلى الدخول في المرحلة الرئيسية، وبالتالي خلق انخفاض كبير في كمية HREE وسعر التكلفة في مغناطيسات النيوديميوم التقليدية عالية القوة. كما أن Grain boundary قادرة على تصنيع بعض الدرجات الجديدة التي كانت غير قابلة للتصور من قبل من خلال عملية السبائك، مثل N54SH وN52UH.
سيتم تنفيذ معالجة انتشار حدود الحبوب بعد عملية التصنيع. يمكن الحصول على طبقة HREE عن طريق الرش والترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) والرحلان الكهربائي والتبخير الحراري.
حدود عملية انتشار حدود الحبوب
إن عملية انتشار حدود الحبيبات مقيدة بشكل أساسي بسمك المغناطيس، كما تقل درجة تعزيز الإكراه الجوهري مع زيادة السمك. إن رفع درجة حرارة الانتشار أو إطالة وقت الانتشار يمكن أن يعزز عمق وتركيز HREE المنتشر، ثم يعزز الكسر الحجمي لهيكل قلب HREE. ومع ذلك، فإن درجة حرارة الانتشار المفرطة والوقت المفرط سيؤديان إلى نمو حبيبات الطور الرئيسي، وفي الوقت نفسه، سيتغير أيضًا هيكل الطور وتوزيع الطور الغني بالنيوديميوم.
