Fizikalna svojstva sinteriranog neodimijskog željeza i bora

Trajni magneti od sinteriranog neodimija željeza i bora, kao osnovne funkcionalne komponente, naširoko se koriste u instrumentima i opremi kao što su motori, elektroakustika, magneti i senzori. Tijekom servisnog procesa, magneti će biti izloženi čimbenicima okoline kao što su mehaničke sile, hladne i vruće promjene i izmjenična elektromagnetska polja. Ako dođe do kvara u okolišu, to će ozbiljno utjecati na funkcionalnost opreme i uzrokovati velike gubitke. Stoga, osim pokazatelja magnetske učinkovitosti, moramo obratiti pozornost i na mehanička, toplinska i električna svojstva magneta, što će nam pomoći da bolje dizajniramo i koristimo magnetski čelik, a od velikog je značaja za poboljšanje njegove stabilnosti i pouzdanosti u servis.

Mehanički

Pokazatelji mehaničkih svojstava magnetskog čelika uključuju tvrdoću, čvrstoću na pritisak, čvrstoću na savijanje, vlačnu čvrstoću, udarnu žilavost, Youngov modul itd. Neodimij željezo bor je tipičan krti materijal. Magnetski čelik ima visoku tvrdoću i tlačnu čvrstoću, ali slabu čvrstoću na savijanje, vlačnu čvrstoću i udarnu žilavost. Zbog toga magnetski čelik lako spušta kutove ili čak puca tijekom obrade, magnetiziranja i sastavljanja. Magnetski čelik obično treba učvrstiti u komponente i opremu pomoću utora ili ljepila, a istovremeno osigurava apsorpciju udara i zaštitu od jastuka.

Površina loma sinteriranog neodimijskog željeza i bora je tipična intergranularna fraktura, a njegova mehanička svojstva uglavnom su određena njegovom složenom višefaznom strukturom, kao i povezana sa sastavom formule, parametrima procesa i strukturnim nedostacima (pore, velika zrna, dislokacije, itd.) .). Općenito govoreći, što je manja ukupna količina rijetkih zemalja, lošija su mehanička svojstva materijala. Odgovarajućim dodavanjem metala niskog tališta kao što su Cu i Ga, poboljšanje raspodjele faza na granicama zrna može povećati žilavost magnetskog čelika. Dodavanje metala s visokim talištem kao što su Zr, Nb, Ti može stvoriti talog na granicama zrna, pročistiti zrna i suzbiti širenje pukotina, što pomaže u poboljšanju čvrstoće i žilavosti; Međutim, pretjerano dodavanje metala s visokim talištem može uzrokovati pretjeranu tvrdoću magnetskog materijala, što ozbiljno utječe na učinkovitost obrade.

U stvarnom proizvodnom procesu teško je uravnotežiti magnetska i mehanička svojstva magnetskih materijala, a zbog troškova i zahtjeva za izvedbom često je potrebno žrtvovati njihovu jednostavnost obrade i sastavljanja.

Toplinska svojstva

Glavni pokazatelji toplinske učinkovitosti neodimijskog željeza i bora magnetskog čelika uključuju toplinsku vodljivost, specifični toplinski kapacitet i koeficijent toplinske ekspanzije.

Simulacija stanja magnetskog čelika pod motornim radom

Performanse magnetskog čelika postupno opadaju s porastom temperature, tako da porast temperature motora s permanentnim magnetima postaje ključni utjecajni faktor za dugotrajno opterećenje motora. Dobra toplinska vodljivost i sposobnost rasipanja topline mogu izbjeći pregrijavanje i održati normalan rad opreme. Stoga se nadamo da magnetski čelik ima visoku toplinsku vodljivost i specifični toplinski kapacitet. S jedne strane, toplina se može brzo prenijeti i raspršiti, istovremeno izazivajući manji porast temperature pod istom toplinom.

Neodimijski magnet željeza i bora lako je magnetizirati u određenom smjeru (os II-C), au tom smjeru će se magnetski čelik proširiti kada se zagrije; Međutim, postoji negativan fenomen širenja u dva smjera (Å C-os) koje je teško magnetizirati, naime toplinska kontrakcija. Postojanje anizotropije toplinske ekspanzije čini radijacijski prstenasti magnetski čelik sklonim pucanju tijekom sinteriranja; U motorima s trajnim magnetima okviri od mekog magnetskog materijala često se koriste kao potpora za magnetski čelik, a različite karakteristike toplinske ekspanzije dvaju materijala utjecat će na prilagodljivost veličine nakon porasta temperature.

Električna svojstva

Vrtložna struja magneta pod izmjeničnim poljem

U okruženju izmjeničnog elektromagnetskog polja rotacije motora s permanentnim magnetom, magnetski čelik će generirati gubitak vrtložne struje, što dovodi do porasta temperature. Budući da je gubitak vrtložne struje obrnuto proporcionalan otporu, povećanje otpora neodimijskog željeza i bora trajnog magneta učinkovito će smanjiti gubitak vrtložne struje i porast temperature magneta. Idealna magnetska čelična struktura visokog otpora formirana je povećanjem potencijala elektrode faze bogate rijetkom zemljom, formiranjem izolacijskog sloja koji može spriječiti prijenos elektrona, postizanjem kapsulacije i odvajanja granica zrna visokog otpora u odnosu na zrna glavne faze, čime se poboljšava otpornost sinteriranih magneta neodimijskog željeza i bora. Međutim, niti dopiranje anorganskih materijala niti tehnologija nanošenja slojeva ne mogu riješiti problem pogoršanja magnetskih svojstava, a trenutno još uvijek ne postoji učinkovita priprema magneta koji kombiniraju visoku otpornost i visoku učinkovitost.