چه تفاوت‌هایی در ترکیب یا ریزساختار بین گریدهای مختلف (مانند N35، N52) آهنرباهای نئودیمیوم وجود دارد؟

1. تفاوت‌های ترکیب‌بندی

• سیستم آلیاژ پایه هر دو آهنربای N35 و N52 آهنرباهای نئودیمیوم-آهن-بورون (NdFeB) سینتر شده با ترکیب بنیادی یکسان هستند: تقریباً 32٪ نئودیمیوم (Nd)، 64٪ آهن (Fe) و 1.1–۱.۲٪ بور (B). با این حال،  آهنرباهای درجه بالاتر (مثلاً N52) اغلب عناصر خاکی کمیاب سنگین (HREEs) اضافی را در خود جای می‌دهند.  مانند دیسپروزیم (Dy) یا تربیم (Tb) برای افزایش وادارندگی و پایداری حرارتی.
  • مثال آهنرباهای N52 ممکن است حاوی 1–۳٪ Dy برای مقابله با مغناطیس‌زدایی در دمای بالا، در حالی که آهنرباهای N35 به دلیل نیاز به نیروی وادارندگی کمتر، معمولاً از حداقل یا بدون Dy استفاده می‌کنند.
• کنترل ناخالصی آهنرباهای درجه بالاتر نیاز به کنترل دقیق‌تر ناخالصی‌ها (مثلاً اکسیژن، کربن، نیتروژن) دارند که می‌توانند عملکرد مغناطیسی را کاهش دهند. آهنرباهای N52 با استفاده از مواد اولیه با خلوص فوق العاده بالا و تکنیک‌های پیشرفته خالص‌سازی برای به حداقل رساندن فازهای غیرمغناطیسی تولید می‌شوند.

2. تفاوت‌های ریزساختاری

• اندازه و جهت دانه خواص مغناطیسی آهنرباهای NdFeB به جهت‌گیری و اندازه دانه‌های کریستالی Nd₂Fe₁₄B آنها بستگی دارد که ناهمسانگردی مغناطیسی-کریستالی تک‌محوری قوی از خود نشان می‌دهند.
  • پالایش غلات آهنرباهای N52 معمولاً دارای ویژگی هستند  دانه‌های کوچک‌تر و یکنواخت‌تر  (1–3 μمتر) در مقایسه با N35 (3–5 μم). دانه‌های ریزتر، پین‌شدگی دیواره‌ی حوزه را کاهش و وادارندگی را افزایش می‌دهند و امکان تولید محصولات با انرژی بالاتر را فراهم می‌کنند.
  • بافت کریستالوگرافی آهنرباهای درجه بالاتر تحت تأثیر قرار می‌گیرند  تنظیم بهینه میدان مغناطیسی در حین پرسکاری ، که منجر به جهت‌گیری ترجیحی قوی‌تر دانه‌ها در امتداد محور c می‌شود. این امر باعث بهبود پسماند (Br) و محصول انرژی (BHmax) می‌شود.
• ترکیب فاز ریزساختار آهنرباهای NdFeB شامل موارد زیر است::
  • ماتریس Nd₂Fe₁₄B : فاز مغناطیسی اولیه که مسئول مغناطش بالا است.
  • فاز مرزدانه غنی از نئودیمیم : در طول پخت به عنوان روان کننده عمل می کند و عایق الکتریکی بین دانه ها را فراهم می کند. آهنرباهای N52 اغلب دارای  فاز غنی از Nd نازک‌تر و پیوسته‌تر که باعث کاهش مغناطیس‌زدایی بین دانه‌ای و افزایش وادارندگی می‌شود.
  • فازهای ثانویه : مراحل ناخواسته مانند αدر صورت وجود ناخالصی‌ها، اکسیدهای آهن یا نئودیمیوم می‌توانند تشکیل شوند. آهنرباهای N52 از طریق کنترل دقیق‌تر فرآیند، این فازها را به حداقل می‌رسانند.

3. پردازش تغییرات پارامتر

• دما و زمان پخت آهنرباهای درجه بالاتر نیاز دارند  شرایط دقیق زینترینگ  (مثلاً، 1040–1080°C برای N52 در مقابل 1020–1060°C برای N35) برای دستیابی به چگالی و ساختار دانه بهینه. پخت بیش از حد می‌تواند دانه‌ها را درشت‌تر کرده و وادارندگی را کاهش دهد، در حالی که پخت کمتر از حد لازم منجر به تخلخل و کاهش پسماند می‌شود.
• عملیات حرارتی : آنیل پس از تفجوشی (به عنوان مثال، در 500–600°ج) برای کاهش تنش‌ها و توزیع مجدد فاز غنی از Nd بسیار مهم است. آهنرباهای N52 اغلب تحت تأثیر قرار می‌گیرند  آنیل چند مرحله‌ای  برای اصلاح بیشتر ریزساختار.
• تراز مغناطیسی قدرت میدان مغناطیسی اعمال شده در حین پرس، مستقیماً بر جهت گیری دانه تأثیر می‌گذارد. آهنرباهای N52 تحت فشار قرار می‌گیرند  میدان‌های مغناطیسی بالاتر  (مثلاً، 5–۸ تن) در مقایسه با N35 (3–۵ T) برای به حداکثر رساندن بافت.

4. پیامدهای عملکرد

• خواص مغناطیسی :
  • N35 : Br ≈ 1.18 T، Hc ≈ 868 kA/m، BHmax ≈ 35 MGOe. مناسب برای کاربردهای حساس به هزینه با نیازهای دمایی متوسط (مانند حسگرهای خودرو، بلندگوها).
  • N52 : Br ≈ 1.47 T، Hc ≈ 955 kA/m، BHmax ≈ 52 MGOe. در کاربردهای با کارایی بالا مانند موتورهای وسایل نقلیه الکتریکی، توربین‌های بادی و دستگاه‌های MRI استفاده می‌شود.
• پایداری حرارتی آهنرباهای N52 دارای  حداکثر دمای عملیاتی پایین‌تر  (60°سی در مقابل 80°C برای N35) به دلیل محتوای Dy بالاتر آنها، که در صورت تجاوز از حد مجاز می‌تواند باعث مغناطیس‌زدایی حرارتی شود.
• هزینه آهنرباهای N52  20–۵۰٪ گران‌تر  نسبت به N35 به دلیل استفاده از HREEها، کنترل فرآیند سختگیرانه‌تر و بازده کمتر در طول تولید.

5. تکنیک‌های پیشرفته ریزساختاری

• انتشار مرز دانه (GBD) یک تکنیک مدرن برای افزایش وادارندگی در آهنرباهای درجه بالا با نفوذ Dy یا Tb در امتداد مرز دانه‌ها، که نیاز به افزودن HREE به صورت توده‌ای را کاهش می‌دهد. این امر امکان عملکرد در سطح N52 را با محتوای Dy کمتر فراهم می‌کند.
• پردازش تغییر شکل گرم : تولید می‌کند  آهنرباهای نانوبلوری  با اندازه دانه‌ها <۱۰۰ نانومتر، که مقادیر نظری BHmax را ممکن می‌سازد >۶۰ مگاوات ساعت با این حال، این روش هنوز در دست توسعه برای تولید انبوه است.

خلاصه‌ای از تفاوت‌های کلیدی

در نتیجه، تفاوت‌های بین آهنرباهای N35 و N52 ریشه در ترکیب آنها (مثلاً محتوای Dy)، ریزساختار (اندازه دانه، توزیع فاز) و پارامترهای پردازش (تف جوشی، هم‌ترازی) دارد. این عوامل در مجموع عملکرد مغناطیسی، پایداری حرارتی و هزینه آنها را تعیین می‌کنند و هر درجه را برای کاربردهای متمایز مناسب می‌سازند.