A praticabilidade do ímã permanente pode ser julgada pela estabilidade da remanênciaBr, coercividade intrínsecaHcj, e produtos de energia máxima(BH)máx.sob condição externa. Ímã com maiorBrpode oferecer uma força de campo magnético mais forte, então maiorHcjpode servir muito melhor capacidade anti-interferência. O valor de(BH)máx.representa a capacidade do ímã permanente de fornecer energia magnetostática. Pode ser visto na figura abaixo, alta(BH)máx.o ímã pode fornecer a mesma intensidade de campo magnético com menos consumo, então o histórico de desenvolvimento do ímã permanente é essencialmente um processo de busca por maior desempenho.
A maioria dos elementos de terras raras pode formar RE2Fé14B composto com Fe e B, e Nd2Fé14O composto B tem a maior magnetização de saturação e campo de anisotropia magnetocristalina funcional entre esses RE2Fé14Compostos B. Além disso, o volume de reserva de Neodímio na crosta terrestre é relativamente abundante, o que pode manter a estabilidade da cadeia de suprimentos e a vantagem de custo.
Muitas observações de microestrutura indicam que existem seis fases nos ímãs de neodímio sinterizados, então Nd2Fé14A fase principal B e a fase rica em Nd são as mais conhecidas devido aos seus efeitos no desempenho magnético. Nd2Fé14A fase principal B é a única fase magnética dura no ímã sinterizado e sua fração de volume determinaBre(BH)máx.de liga Nd-Fe-B. A fase rica em Nd desempenha um papel fundamental no endurecimento magnético de ímãs de Neodímio sinterizados. Sua composição, estrutura, distribuição e morfologia são altamente sensíveis às condições do processo. A fase rica em Nd está preferencialmente na forma de estrutura em camadas e distribuída continuamente em áreas de contorno de grãos.
Aumento da coercividade de ímãs de neodímio sinterizados
Gerador de energia eólica, veículo de nova energia, eletrodomésticos de economia de energia e o mais recente terminal móvel inteligente são todos necessários ímãs de neodímio sinterizados que não só têm alta(BH)máx., mas também têm superioridadeHcj. É sempre uma questão importante melhorarHcjmantendo ainda altoBre(BH)máx..
A coercividade intrínseca dos ímãs de neodímio sinterizados é influenciada principalmente pela microestrutura e composição. A otimização da microestrutura foca no refinamento do grão e melhora a distribuição da fase rica em Nd. A composição pode ser otimizada por meio da adição de outros elementos para melhorar o campo de anisotropia magnetocristalina do grão da fase principal. Existe uma relação positiva entre a coercividade dos ímãs de neodímio sinterizados e o campo de anisotropia magnetocristalina do grão da fase principal. Ou seja, quanto maior o campo de anisotropia magnetocristalina do grão da fase principal, maior a coercividade dos ímãs de neodímio sinterizados. O HAde Dy2Fé14B e Tb2Fé14B são consideravelmente maiores que Nd2Fé14B, então adicionar pequenas quantidades do elemento Dy ou Tb para substituir o átomo Nd na rede da fase principal formará (Nd, Dy)2Fé14B ou (Nd, Tb)2Fé14B com H maiorAque pode efetivamente melhorar a coercividade intrínseca. Os métodos de adição frequentemente usados incluem o processo de liga tradicional, o processo de modificação de contorno de grão e o processo de difusão de contorno de grão.
Processo de Ligação
O processo de liga se refere à adição de uma certa proporção de HREE Dy ou Tb à matéria-prima de ímãs de neodímio sinterizados, então todos os elementos mostram homogeneização da composição através do processo de fusão. O mecanismo de coercividade de ímãs de neodímio sinterizados indica que o domínio magnético reverso tende a nuclear nas áreas de limite da fase principal, e a distribuição uniforme de HREE resultará em desperdício de recursos e aumento de custos. Acima de tudo, o acoplamento antiferromagnético entre átomos de Fe e átomos de Dy gerará um sério efeito de diluição magnética e deteriorará substancialmenteBre(BH)máx..
Processo de modificação do contorno do grão
A fim de melhorar a taxa de utilização de HREE e evitar o efeito de diluição magnética, o processo de modificação do contorno de grão é proposto. Primeiro, o processo de modificação do contorno de grão fabrica Nd2Fé14Liga principal B e liga auxiliar rica em HREE, respectivamente, então prensagem e sinterização após misturar duas ligas de acordo com a proporção certa. Dy e Tb se difundirão para o grão da fase principal a partir do contorno do grão durante o processo de sinterização, formando assim (Nd, Dy)2Fé14B ou (Nd, Tb)2Fé14Camadas de endurecimento magnético B nas áreas de limite da fase principal e, portanto, diminuem a nucleação do domínio magnético reverso. Mesmo o processo de modificação do limite de grão promovendo a taxa de utilização ou HREE, o HREE ainda existe inevitavelmente no interior do grão da fase principal e dá origem ao efeito de diluição magnética. O processo de modificação do limite de grão tem um significado esclarecedor para o processo de difusão do limite de grão subsequente.
Processo de difusão de contorno de grãos
O processo de difusão de contorno de grão começa pela introdução da camada HREE na superfície do ímã, depois experimentando tratamento térmico a vácuo acima do ponto de fusão da fase rica em Nd. Portanto, o elemento HREE se difunde no ímã ao longo dos contornos de grão e forma (Nd, Dy, Tb)2Fé14Estrutura núcleo-casca B ao redor do grão da fase principal. Então o campo de anisotropia da fase principal será aprimorado, enquanto isso, a fase de contorno de grão se tornará mais contínua e reta, o que enfraquecerá o acoplamento de troca magnética entre as fases principais. A característica mais significativa do processo de difusão de contorno de grão é permitir o aumento do ímãHcjmantendo simultaneamente elevadosBr. Ao contrário do processo de liga, os elementos HREE não precisam entrar na fase principal, criando assim uma grande redução na quantidade de HREE e no preço de custo em ímãs de Neodímio sinterizados de alta coercividade convencionais. O limite de grão também é capaz de fabricar algumas novas classes que eram anteriormente inimagináveis por meio do processo de liga, como N54SH e N52UH.
O tratamento de difusão de contorno de grão será implementado após o processo de usinagem. A camada HREE pode ser obtida por pulverização, deposição física de vapor (PVD), eletroforese e evaporação térmica.
Limitações do processo de difusão de contorno de grãos
O processo de difusão de contorno de grão é principalmente limitado pela espessura do ímã, e o grau de aumento da coercividade intrínseca diminui conforme a espessura aumenta. Aumentar a temperatura de difusão ou prolongar o tempo de difusão pode aumentar a profundidade e a concentração do HREE difundido, promovendo então a fração de volume da estrutura núcleo-casca do HREE. No entanto, temperatura e tempo de difusão excessivos resultarão no crescimento de grãos da fase principal, enquanto isso, a estrutura de fase e a distribuição da fase rica em Nd também mudarão.
