Nauka iza neodimijumskih magneta: Šta ih čini tako moćnim?

Uvod: Kratka istorija NdFeB magneta

U oblasti magnetizma, neodimijumski magneti su nesumnjivo sjajna zvezda. Prvi put otkriveni još 1982. godine, imali su priliku da se učvrste na tržištu sa svojim izuzetnim magnetnim kvalitetima i danas se smatraju bitnim materijalom za moderne industrijske aktivnosti. Među ranim izumljenim magnetnim materijalima, koji uključuju Alnico i ferit, neodimijumski magneti su moćniji i imaju mnogo veću gustinu energije. Takav dramatičan proboj dovodi ne samo do unapređenja nauke o magnetnim materijalima, već i otvara neviđene mogućnosti inovacija u mnogim oblastima.

Sastav materijala: gradivni blokovi moći

Materijalni sadržaj je pre svega razlog zašto neodimijumski magneti su u stanju da generišu takvu zapanjujuću silu. Uglavnom, oni se sastoje od sastava neodimijuma (Nd), gvožđa (Fe) i bora (B). Oh-tako pametna mešavina ova tri elementa rezultira u oblikuneodimijumski magnetiimaju veličanstvene magnetne osobine. Takođe, da bi se postigle posebno poboljšane performanse magneta, proizvođači tvrde da dodaju malu količinu relativno retkih elemenata koji imaju sposobnost da to urade, na primer, disprozijum (Di) i terbijum (TB). Takvi aditivi će omogućiti magnetu da izdrži visoke temperature bez urušavanja i takođe će mu omogućiti da značajno poboljša svoje magnetne osobine.

Proizvođači takođe štite magnet od korozije i propuštanja pružajući premaz na površini magneta, na primer nikla (Ni) ili epoksida. Pored povećanja očekivanog trajanja trajanja magneta, ovi premazi takođe poboljšavaju izgled magneta, kao i njegovu funkcionalnost.

Atomska struktura

Drugi razlog za jaku magnetnu silu koju neodimijumski magneti poseduju je njihova atomska struktura. Za efikasniji i jači neodimijumski magnet, trebalo bi da ima veliki broj magnetnih pod-jedinica koje su poznate kao magnetnih domena. Neobrađeni magnetni materijali, s druge strane, izgledaju nemagnetno jer su pravci ovih domena slučajni.

Da bi se proizveo neodimijumski magnet, sinus vhetted sredina je usmerena u uniformnom pravcu nakon što je prah istopio, a njegov redosled je uređen kroz jednostavne korake kao što su sinterovanje i poravnanje pod magnetnim poljem. Zbog jedinstvenog rasporeda praha sredine, neodimijumski magnet zahteva vrlo malo snage da pokaže jaku magnetnu silu, što je ključni faktor u odlučivanju koliko dobro mali neodimijumski magnet radi.

Proces magnetizacije

Neodimijumski magneti imaju veoma zamršen i osetljiv postupak proizvodnje. Za početak, sirovinski prahovi sastavljeni od neodimijuma, gvožđa i bora su ravnomerno pomešani korišćenjem tehnika metalurgije praha, a zatim sinterovani na visokim temperaturama kako bi se stvorio gusti magnet. Tokom ovog procesa, formiranje i poravnanje magnetnih domena počinje. Međutim, kako bi se povećala usklađivanje magnetnih domena i najbolje u klasi magnetne imovine da se dobije poravnati sinterovani magnet zahteva jaku magnetizaciju polje da završi poravnanje magnetnih domena.

Kako se postojeća tehnologija koja stoji iza proizvodnih procesa poboljšava, tako dolazi i veći izbor naprednih proizvodnih procesa kao što su oblikovanje bez pritiska i 3D štampanje. Ovi procesi ne samo da poboljšavaju efikasnost proizvodnje i kvalitet magneta, ali omogućavaju više složene i detaljne dizajne magneta da se razvije.

Aplikacije izvedene iz njihove snage

Neodimijumski magneti se često koriste u mikro-komponentama u potrošačkoj elektronici, vibracionim motorima i zvučnicima u uređajima kao što su pametni telefoni i slušalice. Neodimijumski magneti takođe pomažu u poboljšanju opreme koja postaje tanji i kompaktniji, ali neodimijumski magneti takođe imaju svoje jedinstvene kablovske konektore koji su neodimijumski magneti imaju beskrajne mogućnosti u različitim oblastima.

U industrijskoj sferi, neodimijumski magneti se koriste za neodimijumske motore, koji su pouzdani, efikasni, štedljivi energija, visokog obrtnog momenta, i koji su deo mehaničkih sistema za automatizovane proizvodne linije i robote. Takođe, u sektoru obnovljivih izvora energije, neodimijumski magneti se takođe u velikoj meri koriste u vetrogeneratorima sa direktnim pogonom. Njihova efikasnost i stabilnost stvorili su velike ekonomske i ekološke uticaje u sektoru energije vetra.