Գիտությունը նեոդիմիումի մագնիսների ետեւում. ի՞նչն է նրանց այդքան հզոր դարձնում

Ներածություն՝ NdFeB մագնիսների համառոտ պատմություն

Մագնիսականության բնագավառում նեոդիմիումի մագնիսներն անկասկած փայլող աստղ են: Առաջին անգամ հայտնաբերվել է 1982 թվականին, նրանք հնարավորություն են ունեցել իրենց բացառիկ մագնիսական որակներով հայտնվել շուկայում եւ այսօր համարվում են կարեւոր նյութ ժամանակակից արդյունաբերական գործունեության համար: Վաղ հայտնագործված մագնիսական նյութերի շարքում, որոնք ներառում են Ալնիկոն եւ ֆերրիտը, նեոդիմիումի մագնիսներն ավելի հզոր են եւ ունեն շատ ավելի էներգիական խտություն: Նման դրամատիկ նվաճումը հանգեցնում է ոչ միայն մագնիսական նյութերի գիտության առաջընթացին, այլեւ բացում է բազմաթիվ ոլորտներում նորարարությունների աննախադեպ հնարավորություններ:

Նյութի բաղադրությունը. հզորության կառուցվածքային բլոկները

Նյութի բովանդակությունը գլխավորապես այն է, թե ինչու են նեոդիմիումի մագնիսները կարողանում առաջացնել այդպիսի ապշեցուցիչ ուժ։ Հիմնականում կազմված են նեոդիմիումի (Nd), երկաթի (Fe) եւ բորոնի (B) կազմությունից։ Այս երեք տարրերի օհ-այնքան խելացի խառնուրդը արդյունք է տալիսնեոդիմիումի մագնիսներունենալով մագնիսական հրաշալի հատկություններ: Բացի այդ, մագնիսի հատկապես բարելավված կատարմանը հասնելու համար արտադրողները պնդում են, որ ավելացնում են համեմատաբար հազվադեպ տարրերի մի փոքր քանակություն, որոնք ունեն դա անելու ունակություն, օրինակ՝ դիսպրոսիայի (Dy) եւ տերբիումի (Tb) համար։ Նման հավելումները մագնիսին հնարավորություն կտան դիմակայել բարձր ջերմաստիճանին՝ առանց տապալվելու, ինչպես նաեւ թույլ կտան զգալիորեն բարելավել նրա մագնիսական հատկությունները։

Արտադրողները մագնիսը պաշտպանում են նաեւ կոռոզիայից եւ պերմացիայից՝ մագնիսի մակերեւույթին ծածկույթ ապահովելով, օրինակ՝ նիկել(Ni) կամ էպօքսիա։ Մագնիսի կյանքի տեւողությունը մեծացնելուց բացի, այս ծածկույթները նաեւ բարելավում են մագնիսի արտաքին տեսքը, ինչպես նաեւ նրա ֆունկցիոնալությունը:

Ատոմի կառուցվածք

Ուժեղ մագնիսական ուժի մյուս պատճառը, որ ունեն նեոդիմիումի մագնիսները, նրանց ատոմային կառուցվածքն է։ Ավելի էֆեկտիվ եւ ավելի ուժեղ նեոդիմիումի մագնիսի համար այն պետք է ունենա մեծ թվով մագնիսական ենթամիավորներ, որոնք հայտնի են որպես մագնիսական տիրույթներ։ Մյուս կողմից՝ չբուժված մագնիսական նյութերը անզուգատիկ են թվում, քանի որ այդ դոմենների ուղղությունները պատահական են։

Նեոդիմիումի մագնիսի արտադրության համար սինի whetted mean-ը ուղղվում է միանման ուղղությամբ՝ փոշու հալվելուց հետո։ Նրա դասավորությունը դասավորվում է այնպիսի պարզ քայլերի միջոցով, ինչպիսիք են՝ սուզվելը եւ մագնիսական դաշտի տակ դասավորվելը։ Փոշոտված միջինի յուրահատուկ դասավորության շնորհիվ նեոդիմիումի մագնիսը շատ քիչ ուժ է պահանջում ուժեղ մագնիսական ուժ ցուցաբերելու համար, ինչը վճռորոշ գործոն է որոշելու համար, թե որքան լավ է աշխատում փոքր նեոդիմիումի մագնիսը:

Մագնիսացման գործընթաց

Նեոդիմիումի մագնիսներն ունեն շատ բարդ եւ զգայուն արտադրության պրոցեդուրա: Սկզբում նեոդիմիումից, երկաթից եւ բորոնից կազմված հումքի փոշիները միանման խառնում են փոշու մետալուրգիական մեթոդների կիրառմամբ, այնուհետեւ սուզվում բարձր ջերմաստիճաններում, որպեսզի ստեղծվի խիտ մագնիս: Այս պրոցեսի ընթացքում սկսվում է մագնիսական տիրույթների ձեւավորումը եւ համապատասխանեցումը: Սակայն մագնիսական տիրույթների դասավորվածությունը եւ լավագույն դասակարգված մագնիսական հատկությունը առավելագույնի հասցնելու համար, որպեսզի ստացվի համապատասխան սինտերային մագնիս, անհրաժեշտ է ուժեղ մագնիսական դաշտ՝ մագնիսական տիրույթների դասավորվածությունն ավարտելու համար։

Քանի որ արտադրական պրոցեսների հիմքում ընկած տեխնոլոգիան բարելավվում է, նույնը տեղի է ունենում նաեւ արտադրության այնպիսի զարգացած պրոցեսների մեջ, ինչպիսիք են՝ անճնշված կաղապարումը եւ 3D տպաքանակը։ Այս պրոցեսները ոչ միայն բարձրացնում են մագնիսների արտադրության արդյունավետությունն ու որակը, այլեւ հնարավորություն են տալիս ստեղծել մագնիսների ավելի բարդ եւ մանրամասն դիզայններ։

Դրանց ամրությունից բխող դիմումները

Neodymium մագնիսները հաճախ օգտագործվում են միկրոհամակարգիչներում սպառողական էլեկտրոնիկայի, վիբրացիոն շարժիչների եւ բարձրախոսների մեջ այնպիսի սարքերում, ինչպիսիք են սմարթֆոնները եւ ականջակալները: Նեոդիմիումի մագնիսները նաեւ օգնում են հզորացնել այն սարքավորումները, որոնք դառնում են ավելի բարակ եւ ավելի կոմպակտ, սակայն նեոդիմիումի մագնիսները ունեն նաեւ իրենց յուրահատուկ կաբելային կապիչները, որոնք նեոդիմիումի մագնիսներ են, ունեն անվերջ հնարավորություններ տարբեր դաշտերում:

Արդյունաբերական ոլորտում նեոդիմիումի մագնիսները օգտագործվում են նեոդիմիումի շարժիչների համար, որոնք հուսալի են, արդյունավետ, էներգախնայող, բարձր տորկյան, եւ որոնք ավտոմատացված արտադրական գծերի եւ ռոբոտների մեխանիկական համակարգերի կոորդինացված են։ Բացի այդ, վերականգնվող էներգիայի ոլորտում նեոդիմիումի մագնիսները հիմնականում օգտագործվում են նաեւ ուղղակի քշող քամու տուրբիններում։ Նրանց արդյունավետությունն ու կայունությունը մեծ ազդեցություն են թողել քամու էներգիայի ոլորտում տնտեսական եւ շրջակա միջավայրի վրա։