Y Gwyddoniaeth y tu ôl i Magneciau Neodymiwm: Beth sy'n eu Gwneud yn Gymaint o Ffurfennol?

Cyflwyniad: Hanes byr o magnetiau NdFeB

Yn y maes magnetig, mae magnetiau neodymiwm yn ddi-dweud yn seren sy'n disgleirio. Cafodd eu darganfod gyntaf yn ôl yn 1982, a chawsant gael troed ar y farchnad gyda'u rhinweddau magnetig eithriadol ac heddiw maent yn cael eu hystyried yn ddeunydd hanfodol ar gyfer gweithgareddau diwydiannol modern. Ymhlith y deunyddiau magnetig cynnar a ddyfeisiwyd, sy'n cynnwys Alnico a ferrite, mae magnetiau neodymiwm yn fwy pwerus ac yn cael mwy o densiti egni. Mae darganfyddiad dramatig o'r fath yn arwain nid yn unig at gynnydd yn y gwyddoniaeth o ddeunyddiau magnetig, ond hefyd yn agor posibiliadau newydd heb eu gweld o'r blaen mewn llawer o feysydd.

Cyfansoddiad deunydd: Blociau Adeiladu'r Pŵer

Mae'r cynnwys deunydd yn bennaf yn y rheswm pam mae magnetiau neodymiwm yn gallu cynhyrchu grym mor anhygoel. Yn bennaf, maent yn cael eu gwneud o gyfansoddiad o neodymiwm (Nd), haearn (Fe), a boron (B). Mae'r cymysgedd oh-hyn-droseddus o'r tri elfennau hyn yn arwain at ffurf magneciau neodymiwm gan fod â chymwysiadau magnetig gwych. Hefyd, er mwyn cyflawni perfformiad gwell arbennig y magnet, mae gwneuthurwyr yn honni eu bod yn ychwanegu swm bach o elfennau cymharol prin sydd â'r gallu i wneud hyn, er enghraifft, dysprosiwm (Dy) a terbiwm (Tb). Bydd ychwanegion o'r fath yn galluogi'r magnet i wrthsefyll tymheredd uchel heb gollwng ac yn caniatáu iddo hefyd wella ei briodweddau magnetig yn sylweddol.

Mae gwneuthurwyr hefyd yn amddiffyn y magnet rhag corosio a thrwylchwylio trwy ddarparu gorchudd ar wyneb y magnet er enghraifft nicil (ni) neu epocsid. Yn ogystal â chynyddu bywyd disgwyliedig y magnet, mae'r gorchuddion hyn hefyd yn gwella ymddangosiad y magnet yn ogystal â'i swyddogaeth.

Strwythur Atomig

Rheswm arall am y grym magnetig cryf sydd gan magnetiau neodymiwm yw eu strwythur atomig. Er mwyn magnet neodymiwm mwy effeithiol a cryf, dylai fod ganddo nifer fawr o is-unedau magnetig a elwir yn feysydd magnetig. Mae'r deunyddiau magnetig heb eu trin, ar y llaw arall, yn ymddangos yn anmagnetig gan fod cyfeiriadau'r domaenau hyn yn ddigymhwys.

I gynhyrchu magnet neodymiwm, mae'r canolfan sy'n cael ei chwistrellu yn cael ei gyfeirio i gyfeiriad unffurf ar ôl ei ddwfnhau yn powdr, a chordir ei drefn trwy gamau syml fel sinterio a chyfarfod dan faes magnetig. Oherwydd y drefn unigryw o'r canolbwynt powdr, mae magnet neodymiwm yn gofyn am ychydig iawn o bŵer i ddangos grym magnetig cryf, sy'n ffactor hanfodol wrth benderfynu pa mor dda mae magnet neodymiwm bach yn gweithio.

Proses magnetization

Mae gan magnetiau neodymiwm weithdrefn gynhyrchu cymhleth a sensitif iawn. I ddechrau, mae powdriau deunydd crai sy'n cynnwys neodymiwm, haearn, a boron yn cael eu cymysgu'n gyfartal gan ddefnyddio technegau metelwgrwydd powdr ac yna'u sinterio ar dymheredd uchel er mwyn creu magnet dwys. Yn ystod y broses hon, mae ffurfio a chyfarfod y meysydd magnetig yn dechrau. Fodd bynnag, er mwyn cynyddu cyseilio'r meysydd magnetig a'r eiddo magnetig gorau yn ei dosbarth i'w cael, mae'r magnet sinteredig cyseiliedig yn gofyn am faes magnetig cryf i gwblhau cyseilio'r meysydd magnetig.

Wrth i'r dechnoleg sydd o'r blaen y tu ôl i brosesau gweithgynhyrchu wella, mae yna fwy o wahanol brosesau gweithgynhyrchu datblygedig fel molding heb bwysau a phrintio 3D. Nid yn unig y mae'r prosesau hyn yn gwella effeithlonrwydd a ansawdd cynhyrchu magnet, ond maent hefyd yn caniatáu i ddyluniadau mwy cymhleth a manwl o magnet gael eu datblygu.

Defnyddiau sy'n cael eu defnyddio oherwydd eu cryfder

Mae magnetiau neodymiwm yn cael eu defnyddio'n aml mewn micro-gynhwysion mewn electroneg defnyddwyr, modorau ysgwydrad, a sbarduno mewn dyfeisiau fel ffonau clyfar a chlustiau. Mae magnetiau neodymiwm hefyd yn helpu i wella'r offer sy'n dod yn tynnu a mwy cymhwys, ond mae magnetiau neodymiwm hefyd yn cael eu cysylltiadau cebl unigryw sydd yn magnetiau neodymiwm sydd â chyfleoedd diddorol ar draws gwahanol feysydd.

Yn y maes diwydiannol, defnyddir magnetiau neodymiwm ar gyfer modorau neodymiwm, sy'n ddibynadwy, effeithlon, arbed ynni, torc uchel, ac sy'n rhan o'r systemau mecanyddol ar gyfer llinellau cynhyrchu awtomatig a robotiaid. Hefyd, yn y sector ynni adnewyddadwy, mae magnetiau neodymiwm hefyd yn cael eu defnyddio'n helaeth mewn turbiniau gwynt gyrru uniongyrchol. Mae eu effeithlonrwydd a'u sefydlogrwydd wedi creu effeithiau economaidd ac amgylcheddol mawr yn y sector pŵer gwynt.