ما هي الاختلافات في التركيب أو البنية الدقيقة بين الدرجات المختلفة (مثل N35، N52) من مغناطيس النيوديميوم؟

1. اختلافات التكوين

• نظام السبائك الأساسية :يعتبر كل من المغناطيس N35 و N52 مغناطيسات نيوديميوم-حديد-بورون (NdFeB) ملبدة بنفس التركيبة الأساسية: حوالي 32% نيوديميوم (Nd)، و64% حديد (Fe)، و1.1–1.2% بورون (ب). لكن،  غالبًا ما تتضمن المغناطيسات عالية الجودة (على سبيل المثال، N52) عناصر أرضية نادرة ثقيلة إضافية (HREEs)  مثل الديسبروسيوم (Dy) أو التربيوم (Tb) لتعزيز القوة القسرية والاستقرار الحراري.
  • مثال :قد تحتوي مغناطيسات N52 على 1–3% Dy لمقاومة إزالة المغناطيسية الناتجة عن درجات الحرارة العالية، في حين تستخدم مغناطيسات N35 عادةً الحد الأدنى من Dy أو لا تستخدمه على الإطلاق بسبب متطلبات القوة القسرية المنخفضة لديها.
• مكافحة الشوائب تتطلب المغناطيسات عالية الجودة سيطرة أكثر صرامة على الشوائب (مثل الأكسجين والكربون والنيتروجين) التي يمكن أن تؤدي إلى تدهور الأداء المغناطيسي. يتم تصنيع مغناطيسات N52 باستخدام مواد خام عالية النقاء وتقنيات تنقية متقدمة لتقليل المراحل غير المغناطيسية.

2. الاختلافات البنيوية الدقيقة

• حجم الحبوب واتجاهها :تعتمد الخصائص المغناطيسية لمغناطيسات NdFeB على محاذاة وحجم حبيباتها البلورية Nd₂Fe₁₄B، والتي تظهر تباينًا مغناطيسيًا بلوريًا أحادي المحور قويًا.
  • تنقية الحبوب :تتميز مغناطيسات N52 عادةً بما يلي:  حبيبات أصغر حجمًا وأكثر تجانسًا في الحجم  (1–3 μم) مقارنة بـ N35 (3–5 μم). تعمل الحبيبات الدقيقة على تقليل تثبيت جدار المجال وتعزيز القوة القسرية، مما يتيح الحصول على منتجات ذات طاقة أعلى.
  • الملمس البلوري : تخضع المغناطيسات عالية الجودة لـ  محاذاة المجال المغناطيسي الأمثل أثناء الضغط ، مما يؤدي إلى اتجاه مفضل أقوى للحبوب على طول المحور c. يؤدي هذا إلى تحسين البقايا (Br) ومنتج الطاقة (BHmax).
• تكوين الطور :يتكون التركيب الدقيق لمغناطيسات NdFeB من:
  • مصفوفة Nd₂Fe₁₄B :المرحلة المغناطيسية الأساسية المسؤولة عن المغناطيسية العالية.
  • مرحلة حدود الحبوب الغنية بالنيوديميوم :يعمل كمواد تشحيم أثناء عملية التلبيد ويوفر عزلًا كهربائيًا بين الحبوب. غالبًا ما تحتوي مغناطيسات N52 على  طور أرق وأكثر استمرارية غني بالنيوديميوم ، مما يقلل من إزالة المغناطيسية بين الحبيبات ويعزز القوة القسرية.
  • المراحل الثانوية :المراحل غير المرغوب فيها مثل α-يمكن أن تتشكل أكاسيد الحديد أو النوديوم إذا كانت الشوائب موجودة. تعمل مغناطيسات N52 على تقليل هذه المراحل من خلال التحكم الأكثر صرامة في العملية.

3. اختلافات معلمات المعالجة

• درجة حرارة التلبيد والوقت :تتطلب المغناطيسات ذات الجودة الأعلى  ظروف التلبيد الدقيقة  (على سبيل المثال، 1040–1080°C لـ N52 مقابل. 1020–1060°(C لـ N35) لتحقيق الكثافة المثالية وبنية الحبوب. يمكن أن يؤدي الإفراط في التلبيد إلى خشونة الحبوب وتدهور القوة القسرية، في حين يؤدي التلبيد غير الكافي إلى المسامية وانخفاض البقايا.
• المعالجة الحرارية : التلدين بعد التلدين (على سبيل المثال، في 500–600°ج) ضروري لتخفيف الضغوط وإعادة توزيع الطور الغني بالنيوديميوم. غالبًا ما تخضع مغناطيسات N52  التلدين متعدد المراحل  لتحسين البنية الدقيقة بشكل أكبر.
• المحاذاة المغناطيسية :إن قوة المجال المغناطيسي المطبق أثناء الضغط تؤثر بشكل مباشر على اتجاه الحبوب. يتم الضغط على مغناطيسات N52 تحت  مجالات مغناطيسية أعلى  (على سبيل المثال، 5–8 طن) مقارنة بـ N35 (3–5 T) لتحقيق أقصى قدر من الملمس.

4. آثار الأداء

• الخصائص المغناطيسية :
  • N35 : ر &غير متماثل؛ 1.18 طن، Hc &غير متماثل؛ 868 كيلو أمبير/م، BHmax &غير متماثل؛ 35 مليون جرام ه. مناسب للتطبيقات الحساسة للتكلفة مع متطلبات درجة حرارة معتدلة (على سبيل المثال، أجهزة استشعار السيارات ومكبرات الصوت).
  • N52 : ر &غير متماثل؛ 1.47 طن، هيدروكلوريد &غير متماثل؛ 955 كيلو أمبير/م، BHmax &غير متماثل؛ 52 ميغاجو. تُستخدم في التطبيقات عالية الأداء مثل محركات المركبات الكهربائية، وطواحين الهواء، وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي.
• الاستقرار الحراري :تحتوي المغناطيسات N52 على  انخفاض درجة حرارة التشغيل القصوى  (60°ج مقابل 80°(C لـ N35) بسبب محتواها العالي من Dy، والذي يمكن أن يسبب إزالة المغناطيسية الحرارية إذا تم تجاوزه.
• يكلف :المغناطيسات N52 هي  20–أغلى بنسبة 50%  أكثر من N35 بسبب استخدام HREEs، ومراقبة العملية الأكثر صرامة، وانخفاض العائدات أثناء التصنيع.

5. تقنيات البنية الدقيقة المتقدمة

• انتشار حدود الحبوب (GBD) :تقنية حديثة لتعزيز القوة القسرية في المغناطيسات عالية الجودة عن طريق نشر Dy أو Tb على طول حدود الحبوب، مما يقلل الحاجة إلى إضافات HREE بكميات كبيرة. يتيح هذا أداء من الدرجة N52 مع محتوى Dy أقل.
• معالجة التشوه الساخن :ينتج  مغناطيسات نانوية بلورية  مع أحجام الحبوب <100 نانومتر، مما يتيح قيم BHmax النظرية >60 مكافئ الذهب. ومع ذلك، لا تزال هذه الطريقة قيد التطوير للإنتاج الضخم.

ملخص الاختلافات الرئيسية

وفي الختام، فإن الاختلافات بين مغناطيسات N35 وN52 متجذرة في تركيبها (على سبيل المثال، محتوى Dy)، والبنية الدقيقة (حجم الحبوب، وتوزيع الطور)، ومعلمات المعالجة (التلبيد، والمحاذاة). تحدد هذه العوامل مجتمعة الأداء المغناطيسي والاستقرار الحراري والتكلفة، مما يجعل كل درجة مناسبة لتطبيقات مميزة.