Μόνιμος μαγνήτης από πυροσυσσωματωμένο σίδηρο βόριο νεοδυμίου

Το πιο δημοφιλές είδος μαγνήτη για σπάνιες γαίες είναι ένας μαγνήτης νεοδυμίου, γνωστός και ως μαγνήτης NdFeB, NIB ή Neo. Το νεοδύμιο, ο σίδηρος και το βόριο συνδυάζονται για να σχηματίσουν την τετραγωνική κρυσταλλική δομή Nd2Fe14B. Οι μαγνήτες νεοδυμίου είναι ο ισχυρότερος μόνιμος μαγνήτης που υπάρχει αυτή τη στιγμή στην αγορά. Δημιουργήθηκαν ξεχωριστά το 1982 από την General Motors και την Sumitomo Special Metals. Σε πολλές εφαρμογές σε σύγχρονα προϊόντα που απαιτούν ισχυρούς μόνιμους μαγνήτες, όπως κινητήρες σε εργαλεία μπαταρίας, μονάδες σκληρού δίσκου και μαγνητικά στοιχεία στερέωσης, έχουν πάρει τη θέση άλλων τύπων μαγνητών.

Το νεοδύμιο είναι ένα σιδηρομαγνητικό μέταλλο (πιο συγκεκριμένα, παρουσιάζει αντισιδηρομαγνητικές ιδιότητες), που σημαίνει ότι όπως ο σίδηρος, μπορεί να μαγνητιστεί για να γίνει μαγνήτης. Ωστόσο, λόγω της εξαιρετικά χαμηλής θερμοκρασίας Curie του —της θερμοκρασίας πάνω από την οποία εξαφανίζεται ο σιδηρομαγνητισμός του— των 19 K (ή 254 μοιρών — είναι μόνο μαγνητικός στην καθαρή του μορφή). Ωστόσο, οι μαγνήτες νεοδυμίου κατασκευάζονται από ενώσεις με μέταλλα μετάπτωσης όπως ο σίδηρος που έχουν θερμοκρασίες Κιουρί πολύ πάνω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Η δύναμη των μαγνητών νεοδυμίου οφείλεται σε διάφορους παράγοντες. Το πιο σημαντικό είναι η εξαιρετικά υψηλή μονοαξονική μαγνητοκρυσταλλική ανισοτροπία της τετραγωνικής κρυσταλλικής δομής Nd2Fe14B (HA 7 T - ένταση μαγνητικού πεδίου H σε μονάδες A/m έναντι μαγνητικής ροπής σε Am2). Αυτό δείχνει ότι ένας κρύσταλλος της ουσίας μαγνητίζεται κατά προτίμηση κατά μήκος ενός συγκεκριμένου άξονα κρυστάλλου, ενώ η μαγνήτιση προς άλλες κατευθύνσεις είναι εξαιρετικά προκλητική. Το κράμα μαγνήτη νεοδυμίου, όπως και άλλοι μαγνήτες, είναι κατασκευασμένο από μικροκρυσταλλικούς κόκκους που είναι ευθυγραμμισμένοι κατά την κατασκευή σε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο έτσι ώστε οι μαγνητικοί άξονές τους να δείχνουν όλοι προς την ίδια κατεύθυνση. Η ένωση έχει πολύ υψηλή καταναγκαστική ικανότητα, ή αντίσταση στην απομαγνήτιση, λόγω της αντίστασης του κρυσταλλικού πλέγματος στην αλλαγή της κατεύθυνσης του μαγνητισμού.

Λόγω του γεγονότος ότι το άτομο νεοδυμίου έχει 4 μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια στη δομή των ηλεκτρονίων του σε σύγκριση με (κατά μέσο όρο) 3 στο σίδηρο, το άτομο νεοδυμίου μπορεί να έχει μια σημαντική μαγνητική διπολική ροπή. Το μαγνητικό πεδίο ενός μαγνήτη παράγεται από ασύζευκτα ηλεκτρόνια που είναι ευθυγραμμισμένα έτσι ώστε να περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση. Αυτό οδηγεί σε ισχυρή μαγνήτιση κορεσμού (Js 1,6 T ή 16 kG) και τυπικά 1,3 teslas για τον συνδυασμό Nd2Fe14B. Ως αποτέλεσμα, αυτή η μαγνητική φάση έχει την ικανότητα να αποθηκεύει σημαντικές ποσότητες μαγνητικής ενέργειας (BHmax 512 kJ/m3 ή 64 MGOe), καθώς η υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα είναι ανάλογη με το Js2. Κατ' όγκο, αυτή η τιμή μαγνητικής ενέργειας είναι περίπου 18 φορές μεγαλύτερη από αυτή των «συνηθισμένων» μαγνητών. Οι μαγνήτες κοβαλτίου σαμαρίου (SmCo), οι οποίοι ήταν το πρώτο είδος μαγνήτη για σπάνιες γαίες που κυκλοφόρησε στην αγορά, είχαν χαμηλότερο επίπεδο αυτού του χαρακτηριστικού από τα κράματα NdFeB. Τα μαγνητικά χαρακτηριστικά των μαγνητών νεοδυμίου επηρεάζονται στην πραγματικότητα από τη μικροδομή, τη διαδικασία κατασκευής και τη σύνθεση του κράματος.

Δημοφιλείς Ετικέτες: πυροσυσσωματωμένος σίδηρος νεοδυμίου βόριο μόνιμος μαγνήτης, Κίνα πυροσυσσωματωμένος σίδηρος σίδηρος βόριο μόνιμου μαγνήτη, κατασκευαστές, προμηθευτές, εργοστάσιο