Khoa học đằng sau nam châm neodymium: Điều gì làm cho chúng mạnh mẽ như vậy?
Giới thiệu: Tóm tắt lịch sử của nam châm NdFeB
Trong lĩnh vực từ tính, nam châm neodymium chắc chắn là một ngôi sao tỏa sáng. Được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1982, chúng đã có cơ hội có được chỗ đứng trên thị trường với chất lượng từ tính đặc biệt và ngày nay chúng được coi là vật liệu thiết yếu cho các hoạt động công nghiệp hiện đại. Trong số các vật liệu từ tính được phát minh ban đầu, bao gồm Alnico và ferit, nam châm neodymium mạnh hơn và có mật độ năng lượng cao hơn nhiều. Bước đột phá ấn tượng như vậy không chỉ dẫn đến sự tiến bộ của khoa học vật liệu từ tính mà còn mở ra những khả năng đổi mới chưa từng có trong nhiều lĩnh vực.
Thành phần vật liệu: Các khối xây dựng quyền lực
Hàm lượng vật liệu chủ yếu là lý do tại sao nam châm neodymi có thể tạo ra lực đáng kinh ngạc như vậy. Hầu hết, chúng được tạo thành từ thành phần neodymi (Nd), sắt (Fe) và boron (B). Sự kết hợp rất thông minh của ba yếu tố này dẫn đến hình thứcnam châm neodymiumcó tính chất từ tính tuyệt vời. Ngoài ra, để đạt được hiệu suất đặc biệt cải thiện của nam châm, các nhà sản xuất tuyên bố bổ sung một lượng nhỏ các nguyên tố tương đối hiếm có khả năng làm điều này, ví dụ như dysprosium (Dy) và terbi (Tb). Các chất phụ gia như vậy sẽ cho phép nam châm chịu được nhiệt độ cao mà không bị sụp đổ và cũng cho phép nó cải thiện đáng kể các đặc tính từ tính của nó.
Các nhà sản xuất cũng bảo vệ nam châm khỏi bị ăn mòn và thấm bằng cách phủ một lớp phủ lên bề mặt nam châm, ví dụ như niken (Ni) hoặc epoxy. Ngoài việc tăng tuổi thọ của nam châm, những lớp phủ này còn cải thiện sự xuất hiện của nam châm cũng như chức năng của nó.
Cấu trúc nguyên tử
Một lý do khác cho lực từ mạnh mà nam châm neodymium sở hữu là cấu trúc nguyên tử của chúng. Để có nam châm neodymi hiệu quả và mạnh hơn, nó phải có một số lượng lớn các đơn vị con từ tính được gọi là miền từ. Mặt khác, các vật liệu từ tính chưa được xử lý có vẻ không từ tính vì hướng của các miền này là ngẫu nhiên.
Để sản xuất nam châm neodymium, trung bình mài sin được hướng theo hướng đồng nhất sau khi nó được nấu chảy bằng bột và thứ tự của nó được sắp xếp thông qua các bước đơn giản như thiêu kết và căn chỉnh dưới từ trường. Do sự sắp xếp độc đáo của giá trị trung bình dạng bột, nam châm neodymium yêu cầu rất ít năng lượng để hiển thị lực từ mạnh, đây là yếu tố quan trọng trong việc quyết định hoạt động của nam châm neodymium nhỏ.
Quá trình từ hóa
Nam châm Neodymi có quy trình sản xuất rất phức tạp và nhạy cảm. Để bắt đầu, bột nguyên liệu thô bao gồm neodymium, sắt và boron được trộn đều bằng kỹ thuật luyện kim bột và sau đó thiêu kết ở nhiệt độ cao để tạo ra một nam châm dày đặc. Trong quá trình này, sự hình thành và căn chỉnh của các miền từ bắt đầu. Tuy nhiên, để tối đa hóa sự liên kết của các miền từ và tính chất từ tính tốt nhất trong phân khúc có được, nam châm thiêu kết được căn chỉnh cần một trường từ hóa mạnh để hoàn thành sự căn chỉnh của các miền từ.
Khi công nghệ hiện có đằng sau các quy trình sản xuất được cải thiện, cũng có nhiều quy trình sản xuất tiên tiến hơn như đúc không áp lực và in 3D. Các quy trình này không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng của nam châm mà còn cho phép phát triển các thiết kế nam châm phức tạp và chi tiết hơn.
Các ứng dụng bắt nguồn từ sức mạnh của chúng
Nam châm neodymium thường được sử dụng trong các thành phần vi mô trong điện tử tiêu dùng, động cơ rung và loa trong các thiết bị như điện thoại thông minh và tai nghe. Nam châm neodymium cũng giúp nâng cao thiết bị trở nên mỏng hơn và nhỏ gọn hơn, nhưng nam châm neodymium cũng có các đầu nối cáp độc đáo là nam châm neodymium có cơ hội vô tận trên nhiều lĩnh vực khác nhau.
Trong lĩnh vực công nghiệp, nam châm neodymium được sử dụng cho động cơ neodymium, đáng tin cậy, hiệu quả, tiết kiệm năng lượng, mô-men xoắn cao và là một phần của hệ thống cơ khí cho dây chuyền sản xuất tự động và rô-bốt. Ngoài ra, trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, nam châm neodymium cũng được sử dụng chủ yếu trong tuabin gió truyền động trực tiếp. Hiệu quả và sự ổn định của chúng đã tạo ra những tác động lớn về kinh tế và môi trường trong lĩnh vực điện gió.
