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Il magnete al neodimio, noto anche come magnete NdFeB, è un sistema cristallino tetragonale composto da neodimio, ferro e boro (Nd2Fe14B). Fu scoperto per la prima volta nel 1982 dal Sig. Sagawa della Sumitomo Special Metals. Questo magnete ha un prodotto di energia magnetica, o BHmax, maggiore di quello dei magneti al samario-cobalto. Per molti anni dopo la sua scoperta, ha avuto il più alto valore di BHmax al mondo. Inoltre, la Sumitomo Special Metals ha sviluppato il processo di produzione di magneti NdFeB utilizzando il processo di metallurgia delle polveri. Poi è arrivato Informazioni motori' successo nello sviluppo del processo di filatura a fusione che potrebbe produrre in serie magneti NdFeB.
NdFeB è classificato come il magnete permanente più forte conosciuto oggi, a parte i magneti di olmio a zero assoluto. Tra i magneti di terre rare, questi sono molto comuni in dispositivi elettronici come dischi rigidi, telefoni cellulari, cuffie e utensili alimentati a batteria. Le loro proprietà magnetiche sono davvero eccezionali e molto ricercate dalle industrie che hanno bisogno di magneti potenti ma compatti. Il loro ampio utilizzo suggerisce il ruolo significativo che i magneti NdFeB hanno nei prodotti elettronici contemporanei e nello sviluppo tecnologico.
In base al processo di produzione, i magneti NdFeB sono classificati come sinterizzati o legati. Hanno già sostituito altri tipi di magneti in molti applicazioni che richiedono magneti forti e compattiCiò richiede magneti permanenti potenti, tra cui, ma non solo, motori elettrici in utensili senza fili, unità disco rigido e dispositivi di fissaggio magnetici.
Il DOE ha compreso la necessità di trovare sostituti per i metalli delle terre rare della tecnologia dei magneti permanenti e ha assegnato finanziamenti per la ricerca richiesta. Il programma Rare Earth Alternatives in Critical Technologies o REACT, sotto l'Advanced Research Projects Agency for Energy o ARPA-E, è stato appositamente ideato per scoprire materiali sostitutivi. ARPA-E ha finanziato 31.6 milioni di dollari nel 2011 per il programma Rare Earth Alternatives.
Dato il ruolo che il neodimio svolge nei magneti permanenti per turbine eoliche, il neodimio è stato avanzato come obiettivo primario per la competizione geopolitica in un mondo di energia rinnovabile. Questa prospettiva è stata criticata per aver trascurato il fatto che la maggior parte delle turbine eoliche non utilizza magneti permanenti e per aver sottovalutato l'influenza degli incentivi economici sull'espansione della produzione.
Il materiale magnetico permanente NdFeB, con le sue proprietà magnetiche superiori e il costo inferiore, è rapidamente diventato un leader assoluto nel mercato dei magneti permanenti delle terre rare sin dalla sua scoperta. Contribuisce al 90% del valore di produzione dei materiali magnetici permanenti delle terre rare nel mondo. Inoltre, con il continuo miglioramento del processo di preparazione e della tecnologia di produzione, le sue prestazioni sono state costantemente migliorate e i suoi campi di applicazione vengono ampliati passo dopo passo. Pertanto, l'estensione dell'applicazione del materiale magnetico permanente NdFeB segna il livello di modernizzazione. Il materiale magnetico permanente NdFeB è sempre stato un settore emergente nell'industria dei materiali delle terre rare.
Che cosa è il materiale magnetico permanente?
Il materiale magnetico permanente è un materiale funzionale che può essere magnetizzato fino alla saturazione sotto l'azione di un campo magnetico esterno e mantiene le sue prestazioni magnetiche dopo che il campo magnetico esterno è stato rimosso. Può anche essere chiamato materiale magnetico duro. Già durante il periodo degli Stati Combattenti in Cina, l'invenzione del "Sinan" (il prototipo di una bussola) era quella di utilizzare il ruolo del magnete per guidare e identificare la direzione.
Sebbene l'umanità conosca i materiali magnetici da oltre 2,000 anni, i magneti permanenti artificiali hanno avuto origine con l'invenzione degli aghi di acciaio magnetizzati in Cina nel decimo secolo. Progressi significativi nello sviluppo e nell'applicazione dei materiali magnetici hanno avuto inizio tra la fine del diciannovesimo e l'inizio del ventesimo secolo. All'inizio del ventesimo secolo, le persone utilizzavano principalmente acciaio al tungsteno, acciaio al carbonio, acciaio al cromo e acciaio al cobalto come materiali magnetici permanenti. Alla fine degli anni '1930, i materiali magnetici permanenti Alnico sono stati sviluppati con successo, e poi i materiali magnetici permanenti hanno iniziato a essere applicati su larga scala. Negli anni '1950, è apparsa la ferrite di bario. Il costo dei magneti permanenti è stato ridotto e, allo stesso tempo, la gamma di utilizzi dei materiali magnetici permanenti si è estesa all'alta frequenza. I magneti permanenti al cobalto di terre rare sono stati sviluppati con successo negli anni '1967; le applicazioni dei magneti permanenti sono entrate in una nuova era. Nel 5, la United States University of Dayton ha preparato con successo l'acciaio magnetico permanente SmCo1, che ha segnato l'arrivo dell'era dei magneti permanenti di terre rare. I materiali magnetici permanenti a base di terre rare sono stati finora sviluppati a partire dalla prima generazione di SmCo5 di tipo 5:2, dalla seconda generazione di Sm17CoXNUMX di tipo indurente per precipitazione, fino alla terza generazione di materiale magnetico permanente Nd-Fe-B.
Inoltre, ha utilizzato leghe Cu-Ni-Fe, Fe-Co-V, Fe-Co-Mo, A1MnC e Mand nBi come materiali magnetici permanenti. Tutte queste leghe sopra sono raramente utilizzate nella maggior parte delle occasioni a causa delle loro scarse prestazioni e del basso costo. Fino ad ora, FeCrCo, AlNiCo, PtCo e alcune altre leghe sono ancora utilizzate in alcune occasioni speciali. La ferrite Ba, Sr è ancora la più grande quantità di materiali magnetici permanenti in uso oggi, ma sta venendo sostituita da materiali Nd-Fe-B in molti campi di applicazione. Attualmente, il valore di output del materiale magnetico permanente in terre rare ha di gran lunga superato quello del materiale magnetico permanente in ferrite e la produzione di materiale magnetico permanente in terre rare si è sviluppata in una grande industria. Nd-Fe-B è diventato il materiale magnetico permanente in terre rare più ampiamente utilizzato. NdFeB è ora il materiale magnetico permanente in terre rare più ampiamente utilizzato al mondo e anche il materiale magnetico permanente più potente disponibile oggi.
Introduzione di NdFeB
NdFeB è un composto magnetico permanente di terre rare, i suoi elementi includono il metallo delle terre rare del neodimio, l'elemento metallico del ferro, l'elemento non metallico del boro, una quantità aggiunta dell'elemento praseodimio, disprosio, niobio, alluminio, gallio, rame e altri. I materiali magnetici permanenti NdFeB vantano proprietà magnetiche superiori e sono leggeri, abbastanza economici e quindi trovano ampie applicazioni in vari campi. È anche chiamato "re dei magneti" e fino ad ora, il materiale magnetico più economico.
I potenti magneti NdFeB hanno un grande campo di anisotropia magnetocristallina e una polarizzazione magnetica ad alta intensità. Il suo prodotto energetico magnetico teorico è 64 MGOe. La sua proprietà magnetica è oltre 100 volte l'acciaio magnetico che le persone usavano nel XIX secolo e 19 volte la solita ferrite e alnico. Con le proprietà di coercitività super elevata e densità di energia super elevata, le dimensioni dei componenti del materiale magnetico diminuiscono sostanzialmente. Ciò promuove nuovamente la miniaturizzazione, la leggerezza, l'assottigliamento e l'elevata efficienza di strumentazione, motori elettroacustici, computer, telefoni cellulari, ecc. Grazie a questi meriti, verrebbero promossi molti miglioramenti o prestazioni per i prodotti per far apparire alcuni dispositivi speciali particolari. NdFeB ha ottime caratteristiche meccaniche ed è facilmente tagliato o lavorato con lavorazione facile. La tecnologia di preparazione è relativamente matura, la temperatura di Curie di questo magnete è di circa 10 K e può funzionare a temperature elevate fino a 580 gradi Celsius.
NdFeB non include gli elementi strategici Co e Ni. Anche le materie prime del prodotto sono abbondanti. Le prestazioni ad alto costo determinano un volume di vendite così elevato: dalla comparsa di NdFeB nel 1983, fino al 2006, la produzione è aumentata a 55,540 tonnellate, e nel 2015 è aumentata ulteriormente fino a circa 130,000 tonnellate. I materiali magnetici permanenti NdFeB sinterizzati hanno eccellenti proprietà magnetiche e sono ampiamente utilizzati in apparecchiature elettroniche, macchinari elettrici, trattamenti medici, giocattoli, imballaggi, macchinari hardware, aerospaziale e aviazione.
