Pengenalan Ringkas Kepada Proses Resapan Sempadan Bijian

Kebolehpraktikan magnet kekal boleh dinilai dengan kestabilan remanenBr, paksaan intrinsikHcj, dan produk tenaga maksimum(BH) maksdalam keadaan luaran. Magnet dengan lebih tinggiBrboleh menawarkan kekuatan medan magnet yang lebih kuat, kemudian lebih tinggiHcjboleh memberikan keupayaan anti-gangguan yang lebih baik. Nilai(BH) maksmewakili keupayaan magnet kekal untuk menyediakan tenaga magnetostatik. Ia boleh dilihat dari rajah di bawah, tinggi(BH) maksmagnet boleh membekalkan kekuatan medan magnet yang sama dengan penggunaan kurang, maka sejarah pembangunan magnet kekal pada asasnya adalah proses mengejar prestasi yang lebih tinggi.

Kebanyakan unsur nadir bumi boleh membentuk RE₂Fe₁₄B sebatian dengan Fe dan B, dan Nd₂Fe₁₄Kompaun B mempunyai kemagnetan tepu tertinggi dan medan anisotropi magnetocrystalline berfungsi di kalangan RE ini₂Fe₁₄sebatian B. Selain itu, jumlah rizab Neodymium dalam kerak Bumi adalah agak banyak yang boleh mengekalkan kestabilan rantaian bekalan dan kelebihan kos.

Banyak pemerhatian struktur mikro menunjukkan bahawa terdapat enam fasa wujud dalam magnet Neodymium tersinter, kemudian Nd₂Fe₁₄Fasa utama B dan fasa kaya Nd adalah yang paling terkenal kerana kesannya terhadap prestasi magnetik. Nd₂Fe₁₄Fasa utama B ialah satu-satunya fasa magnet keras dalam magnet tersinter dan pecahan isipadunya menentukanBrdan(BH) maksdaripada aloi Nd-Fe-B. Fasa kaya Nd memainkan peranan penting dalam pengerasan magnet bagi magnet Neodymium tersinter. Komposisi, struktur, taburan dan morfologinya sangat sensitif terhadap keadaan proses. Fasa kaya Nd adalah sebaik-baiknya dalam bentuk struktur berlapis dan teragih berterusan di kawasan sempadan butiran.

Peningkatan Paksaan Magnet Neodymium Tersinter

Penjana kuasa angin, kenderaan tenaga baharu, peralatan rumah penjimatan tenaga, dan terminal pintar mudah alih terkini semuanya memerlukan magnet Neodymium tersinter bukan sahaja mempunyai tinggi(BH) maks, tetapi juga mempunyai superiorHcj. Ia sentiasa menjadi isu utama untuk dipertingkatkanHcjsambil masih mengekalkan tinggiBrdan(BH) maks.

Coercivity intrinsik magnet Neodymium tersinter terutamanya dipengaruhi oleh struktur mikro dan komposisi. Pengoptimuman struktur mikro memberi tumpuan kepada penghalusan bijirin dan memperbaik taburan fasa kaya Nd. Komposisi boleh dioptimumkan melalui penambahan elemen lain untuk meningkatkan medan anisotropi magnetocrystalline bijirin fasa utama. Wujud hubungan positif antara paksaan magnet Neodymium tersinter dan medan anisotropi magnetocrystalline bagi butiran fasa utama. Maksudnya, semakin tinggi medan anisotropi magnetocrystalline bagi bijian fasa utama, semakin tinggi daya paksaan magnet Neodymium tersinter. H_Adaripada Dy₂Fe₁₄B dan Tb₂Fe₁₄B adalah jauh lebih tinggi daripada Nd₂Fe₁₄B, kemudian menambah sejumlah kecil unsur Dy atau Tb untuk menggantikan atom Nd dalam kekisi fasa utama akan terbentuk (Nd, Dy)₂Fe₁₄B atau (Nd, Tb)₂Fe₁₄B dengan H yang lebih tinggi_Ayang berkesan boleh meningkatkan paksaan intrinsik. Kaedah penambahan yang kerap digunakan termasuk proses pengaloian tradisional, proses pengubahsuaian sempadan butiran, dan proses penyebaran sempadan butiran.

Proses Mengaloi

Proses mengaloi merujuk kepada menambah bahagian HREE Dy atau Tb tertentu kepada bahan mentah magnet Neodymium tersinter, kemudian semua elemen menunjukkan homogenisasi komposisi melalui proses lebur. Mekanisme paksaan magnet Neodymium tersinter menunjukkan bahawa domain magnet terbalik cenderung untuk nukleus di kawasan sempadan fasa utama, dan pengagihan seragam HREE akan mengakibatkan pembaziran sumber dan kos meningkat. Di atas semua itu, gandingan antiferromagnetik antara atom Fe dan atom Dy akan menghasilkan kesan pencairan magnet yang serius dan merosot dengan ketara.Brdan(BH) maks.

Proses Pengubahsuaian Sempadan Bijian

Untuk meningkatkan nisbah penggunaan HREE dan mengelakkan kesan pencairan magnet, proses pengubahsuaian sempadan butiran dicadangkan. Pertama, proses pengubahsuaian sempadan bijian mengilang Nd₂Fe₁₄B aloi utama dan aloi tambahan kaya HREE masing-masing, kemudian menekan dan mensinter selepas mencampurkan dua aloi mengikut perkadaran tertentu. Dy dan Tb akan meresap ke butiran fasa utama dari sempadan butiran semasa proses pensinteran, dengan itu terbentuk (Nd, Dy)₂Fe₁₄B atau (Nd, Tb)₂Fe₁₄B lapisan pengerasan magnet di kawasan sempadan fasa utama dan seterusnya mengurangkan nukleasi domain magnet terbalik. Malah proses pengubahsuaian sempadan butiran telah menggalakkan nisbah penggunaan atau HREE, HREE masih tidak dapat dielakkan wujud di bahagian dalam butiran fasa utama dan menimbulkan kesan pencairan magnetik. Proses pengubahsuaian sempadan bijian mempunyai kepentingan yang mencerahkan kepada proses penyebaran sempadan bijian yang berikutnya.

Proses Resapan Sempadan Bijirin

Proses resapan sempadan bijian bermula dengan memperkenalkan lapisan HREE ke permukaan magnet, kemudian mengalami rawatan haba vakum di atas takat lebur fasa kaya Nd. Oleh itu, unsur HREE meresap ke dalam magnet di sepanjang sempadan dan bentuk butiran (Nd, Dy, Tb)₂Fe₁₄B struktur kulit teras di sekeliling butiran fasa utama. Kemudian medan anisotropi fasa utama akan dipertingkatkan, sementara itu, fasa sempadan butiran menjadi lebih berterusan dan lurus yang akan melemahkan gandingan pertukaran magnet antara fasa utama. Ciri yang paling ketara dalam proses resapan sempadan butiran adalah membenarkan magnet meningkatHcjpada masa yang sama mengekalkan tinggiBr. Tidak seperti proses pengaloian, elemen HREE tidak perlu memasuki fasa utama, dengan itu mewujudkan pengurangan besar dalam jumlah HREE dan harga kos dalam magnet Neodymium tersinter dengan paksaan tinggi konvensional. Sempadan bijirin juga mampu menghasilkan beberapa gred baharu yang sebelum ini tidak dapat dibayangkan melalui proses pengaloian, seperti N54SH dan N52UH.

Rawatan resapan sempadan bijian akan dilaksanakan selepas proses pemesinan. Lapisan HREE boleh didapati dengan penyemburan, pemendapan wap fizikal (PVD), elektroforesis, dan penyejatan terma.

Had Proses Resapan Sempadan Bijian

Proses resapan sempadan bijirin terutamanya dikekang oleh ketebalan magnet, dan tahap peningkatan paksaan intrinsik berkurangan apabila ketebalan meningkat. Menaikkan suhu resapan atau memanjangkan masa resapan boleh meningkatkan kedalaman dan kepekatan HREE yang tersebar, kemudian menggalakkan pecahan volum struktur kulit teras HREE. Walau bagaimanapun, suhu dan masa resapan yang berlebihan akan mengakibatkan pertumbuhan bijian fasa utama, sementara itu, struktur fasa dan taburan fasa kaya Nd juga akan berubah.