Физические свойства спеченного неодима, железа, бора

Спеченные постоянные магниты из неодима, железа и бора, в качестве основных функциональных компонентов, широко используются в инструментах и ​​оборудовании, таких как двигатели, электроакустика, магниты и датчики. В процессе обслуживания магниты будут подвергаться воздействию факторов окружающей среды, таких как механические силы, холодные и горячие изменения, а также переменные электромагнитные поля. Если произойдет экологический сбой, это серьезно повлияет на функциональность оборудования и приведет к огромным потерям. Поэтому, помимо показателей магнитных характеристик, нам также необходимо уделять внимание механическим, термическим и электрическим свойствам магнитов, что поможет нам лучше проектировать и использовать магнитную сталь, а также имеет большое значение для повышения ее стабильности и надежности в производстве. услуга.

Механический

К механическим показателям магнитной стали относятся твердость, прочность на сжатие, прочность на изгиб, прочность на растяжение, ударная вязкость, модуль Юнга и т. д. Неодим, железо, бор — типичный хрупкий материал. Магнитная сталь имеет высокую твердость и прочность на сжатие, но низкую прочность на изгиб, прочность на растяжение и ударную вязкость. Это приводит к тому, что углы магнитной стали легко опадают или даже трескаются во время обработки, намагничивания и сборки. Магнитную сталь обычно необходимо фиксировать в компонентах и ​​оборудовании с помощью пазов или клея, а также обеспечивать амортизацию и амортизацию.

Поверхность излома спеченного неодима, железа, бора представляет собой типичный межкристаллитный излом, механические свойства которого в основном определяются его сложной многофазной структурой, а также связаны с рецептурным составом, параметрами процесса и структурными дефектами (поры, крупные зерна, дислокации и т. д.). .). Вообще говоря, чем меньше общее количество редкоземельных элементов, тем хуже механические свойства материала. Путем надлежащего добавления металлов с низкой температурой плавления, таких как Cu и Ga, улучшение распределения фаз по границам зерен может повысить ударную вязкость магнитной стали. Добавление металлов с высокой температурой плавления, таких как Zr, Nb, Ti, может образовывать выделения на границах зерен, измельчать зерна и подавлять распространение трещин, что помогает улучшить прочность и ударную вязкость; Однако чрезмерное добавление металлов с высокой температурой плавления может привести к чрезмерной твердости магнитного материала, серьезно влияя на эффективность обработки.

В реальном производственном процессе трудно сбалансировать магнитные и механические свойства магнитных материалов, и из-за требований к стоимости и производительности часто приходится жертвовать простотой их обработки и сборки.

Тепловые свойства

К основным показателям теплотехнических характеристик неодим-железо-бор-магнитной стали относятся теплопроводность, удельная теплоемкость и коэффициент теплового расширения.

Моделирование магнитного состояния стали при работе двигателя

Производительность магнитной стали постепенно снижается с увеличением температуры, поэтому повышение температуры двигателей с постоянными магнитами становится ключевым фактором, влияющим на длительную работу двигателя под нагрузкой. Хорошая теплопроводность и способность рассеивания тепла позволяют избежать перегрева и поддерживать нормальную работу оборудования. Поэтому мы надеемся, что магнитная сталь обладает высокой теплопроводностью и удельной теплоемкостью. С одной стороны, тепло может быстро передаваться и рассеиваться, одновременно вызывая более низкий рост температуры при том же нагреве.

Неодим-железо-борный магнит легко намагничивается в определенном направлении (ось II-C), и в этом направлении магнитная сталь будет расширяться при нагревании; Однако существует явление отрицательного расширения в двух трудно поддающихся намагничиванию направлениях (ось C), а именно тепловое сжатие. Существование анизотропии теплового расширения делает радиационно-кольцевую магнитную сталь склонной к растрескиванию во время спекания; А в двигателях с постоянными магнитами в качестве опоры для магнитной стали часто используются рамы из магнитомягких материалов, и различные характеристики теплового расширения этих двух материалов будут влиять на адаптируемость размеров после повышения температуры.

Электротехническая собственность

Вихревой ток магнита в переменном поле

В среде переменного электромагнитного поля вращения двигателя с постоянными магнитами магнитная сталь будет генерировать потери вихревых токов, что приводит к повышению температуры. Поскольку потери на вихревые токи обратно пропорциональны удельному сопротивлению, увеличение удельного сопротивления постоянного магнита из неодима, железа и бора эффективно уменьшит потери на вихревые токи и повышение температуры магнита. Идеальная структура магнитной стали с высоким удельным сопротивлением формируется за счет увеличения электродного потенциала фазы, богатой редкоземельными элементами, формирования изолирующего слоя, который может предотвратить передачу электронов, достижения инкапсуляции и разделения границ зерен с высоким сопротивлением относительно зерен основной фазы, тем самым улучшая удельное сопротивление спеченных неодимовых железо-борных магнитов. Однако ни легирование неорганических материалов, ни технология наслоения не могут решить проблему ухудшения магнитных свойств, и в настоящее время до сих пор не существует эффективного получения магнитов, сочетающих высокое удельное сопротивление и высокие эксплуатационные характеристики.