Uma breve introdução ao processo de difusão do limite de grãos

A praticabilidade do ímã permanente pode ser avaliada pela estabilidade de remanência Br, coercividade intrínseca Hcj, e produtos de energia máxima (BH) max sob condição externa. Ímã com maior Br pode oferecer maior força de campo magnético, então maior Hcj pode servir uma capacidade anti-interferência muito melhor. O valor de (BH) max representa a capacidade do ímã permanente de fornecer energia magnetostática. Pode ser visto na figura abaixo, alto (BH) max O ímã pode fornecer a mesma força do campo magnético com menos consumo, então a história de desenvolvimento do ímã permanente é essencialmente um processo de busca de desempenho superior.

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A maioria dos elementos de terras raras podem formar RE2Fe14Composto B com Fe e B, e Nd2Fe14O composto B tem a maior magnetização de saturação e campo de anisotropia magnetocristalina funcional entre esses ER2Fe14Compostos B. Além disso, o volume de reserva de neodímio na crosta terrestre é relativamente abundante, o que pode manter a estabilidade da cadeia de suprimentos e vantagens de custo.

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Muitas observações microestruturais indicam que existem seis fases existentes no ímãs de neodímio sinterizados, então Nd2Fe14A fase principal B e a fase rica em Nd são as mais conhecidas devido aos seus efeitos no desempenho magnético. Nd2Fe14A fase principal B é a única fase magnética dura no ímã sinterizado e sua fração de volume determina Br e (BH) max da liga Nd-Fe-B. A fase rica em Nd desempenha um papel fundamental no endurecimento magnético de ímãs de neodímio sinterizados. Sua composição, estrutura, distribuição e morfologia são altamente sensíveis às condições do processo. A fase rica em Nd está preferencialmente na forma de estrutura em camadas e contínua distribuída nas áreas de contorno de grãos.

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Aumento de coercividade de ímãs de neodímio sinterizado

O gerador de energia eólica, o novo veículo energético, os eletrodomésticos que economizam energia e o mais recente terminal móvel inteligente exigem ímãs de neodímio sinterizados não apenas de alta (BH) max, mas também tem superior Hcj. É sempre uma questão importante melhorar Hcj enquanto continua alto Br e (BH) max.

A coercividade intrínseca de ímãs de neodímio sinterizados é principalmente influenciado pela microestrutura e composição. Otimização da microestrutura com foco no refinamento do grão e melhoria na distribuição da fase rica em Nd. A composição pode ser otimizada através da adição de outros elementos para melhorar o campo de anisotropia magnetocristalina do grão da fase principal. Existe uma relação positiva entre a coercividade dos ímãs de Neodímio sinterizados e o campo de anisotropia magnetocristalina do grão da fase principal. Ou seja, quanto maior o campo de anisotropia magnetocristalina do grão da fase principal, maior a coercividade dos ímãs de Neodímio sinterizados. O HA de Dy2Fe14B e Tb2Fe14B são consideravelmente maiores do que Nd2Fe14B, então a adição de pequenas quantidades de elemento Dy ou Tb para substituir o átomo de Nd na rede de fase principal formará (Nd, Dy)2Fe14B ou (Nd, Tb)2Fe14B com H superiorA que pode efetivamente melhorar a coercividade intrínseca. Os métodos de adição frequentemente usados ​​incluem o processo tradicional de liga, o processo de modificação do contorno do grão e o processo de difusão do contorno do grão.

Processo de Liga

Processo de liga se refere a adicionar uma certa proporção de HREE Dy ou Tb à matéria-prima de ímãs de neodímio sinterizados, então, todos os elementos mostram homogeneização da composição por meio do processo de fusão. O mecanismo de coercividade dos ímãs de neodímio sinterizados indica que o domínio magnético reverso tende a nuclear nas áreas de limite da fase principal, e a distribuição uniforme de HREE resultará em desperdício de recursos e aumento de custos. Acima de tudo, o acoplamento antiferromagnético entre átomos de Fe e átomos de Dy irá gerar um sério efeito de diluição magnética e se deteriorar substancialmente Br e (BH) max.

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Processo de modificação de limite de grão

A fim de melhorar a taxa de utilização de HREE e evitar o efeito de diluição magnética, um processo de modificação de contorno de grão é proposto. Primeiro, o processo de modificação de contorno de grão manufatura Nd2Fe14B liga principal e liga auxiliar rica em HREE respectivamente, em seguida, prensagem e sinterização após a mistura de duas ligas de acordo com a proporção certa. Dy e Tb vão se difundir para o grão da fase principal a partir do limite do grão durante o processo de sinterização, formando assim (Nd, Dy)2Fe14B ou (Nd, Tb)2Fe14Camadas de endurecimento magnético B nas áreas limites da fase principal e, portanto, diminuem a nucleação do domínio magnético reverso. Mesmo o processo de modificação do contorno do grão promoveu a taxa de utilização ou HREE, HREE ainda existe inevitavelmente no interior do grão da fase principal e dá origem ao efeito de diluição magnética. O processo de modificação do contorno do grão tem um significado esclarecedor para o processo de difusão do contorno do grão subsequente.

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Processo de difusão de limite de grão

O processo de difusão do limite do grão começa com a introdução da camada HREE na superfície do ímã e, em seguida, passa por um tratamento térmico a vácuo acima do ponto de fusão da fase rica em Nd. Portanto, o elemento HREE se difunde no ímã ao longo dos limites e da forma do grão (Nd, Dy, Tb)2Fe14Estrutura do núcleo B em torno do grão da fase principal. Em seguida, o campo de anisotropia da fase principal será aprimorado, enquanto a fase de contorno de grão se torna mais contínua e reta, o que enfraquece o acoplamento de troca magnética entre as fases principais. A característica mais significativa do processo de difusão de contorno de grão é permitir o aumento do ímã Hcj ao mesmo tempo mantendo alto Br. Ao contrário do processo de liga, os elementos HREE não precisam entrar na fase principal, criando assim uma grande redução na quantidade de HREE e no preço de custo nos ímãs convencionais de neodímio sinterizado de alta coercividade. O limite de grão também é capaz de fabricar alguns novos graus que antes eram inimagináveis ​​por meio do processo de liga, como N54SH e N52UH.

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O tratamento de difusão de contorno de grão será implementado após o processo de usinagem. A camada HREE pode ser obtida por pulverização, deposição física de vapor (PVD), eletroforese e evaporação térmica.

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Limitações do processo de difusão do limite de grãos

O processo de difusão do limite do grão é principalmente restringido pela espessura do ímã, e o grau de intensificação da coercividade intrínseca diminui à medida que a espessura aumenta. Aumentar a temperatura de difusão ou prolongar o tempo de difusão pode aumentar a profundidade e a concentração de HREE difundido e, em seguida, promover a fração de volume da estrutura núcleo-casca de HREE. No entanto, a temperatura e o tempo de difusão excessivos resultarão no crescimento do grão da fase principal, enquanto isso, a estrutura da fase e a distribuição da fase rica em Nd também mudarão.

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comentário 1

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