Koje su razlike u sastavu ili mikrostrukturi između različitih vrsta (kao što su N35, N52) neodimskih magneta?

1. Razlike u sastavu

• Sustav osnovnih legura I magneti N35 i N52 su sinterirani neodimij-željezo-bor (NdFeB) magneti s istim osnovnim sastavom: približno 32% neodimija (Nd), 64% željeza (Fe) i 1.1–1,2% bora (B). Međutim,  Magneti višeg stupnja (npr. N52) često uključuju dodatne teške rijetkozemne elemente (HREE)  poput disprozija (Dy) ili terbija (Tb) za poboljšanje koercitivnosti i toplinske stabilnosti.
  • Primjer N52 magneti mogu sadržavati 1–3% Dy za suzbijanje demagnetizacije na visokim temperaturama, dok N35 magneti obično koriste minimalno ili nimalo Dy zbog nižih zahtjeva za koercitivnošću.
• Kontrola nečistoća Magneti više kvalitete zahtijevaju strožu kontrolu nad nečistoćama (npr. kisikom, ugljikom, dušikom) koje mogu smanjiti magnetske performanse. N52 magneti se proizvode korištenjem ultra-visoko čistih sirovina i naprednih tehnika pročišćavanja kako bi se smanjile nemagnetske faze.

2. Mikrostrukturne razlike

• Veličina i orijentacija zrna Magnetska svojstva NdFeB magneta ovise o poravnanju i veličini njihovih kristalnih zrna Nd₂Fe₁₄B, koja pokazuju jaku jednoosnu magnetokristalnu anizotropiju.
  • Pročišćavanje zrna N52 magneti obično imaju  manja, ujednačenija zrna  (1–3 μm) u usporedbi s N35 (3–5 μm). Finija zrna smanjuju zapinjanje domenskih stijenki i povećavaju koercitivnost, omogućujući produkte veće energije.
  • Kristalografska tekstura Magneti više klase podvrgavaju se  optimizirano poravnanje magnetskog polja tijekom prešanja , što rezultira jačom preferiranom orijentacijom zrna duž c-osi. To poboljšava remanenciju (Br) i energetski produkt (BHmax).
• Sastav faze Mikrostruktura NdFeB magneta sastoji se od:
  • Matrica Nd₂Fe₁₄B Primarna magnetska faza odgovorna za visoku magnetizaciju.
  • Faza granica zrna bogata Nd-om Djeluje kao mazivo tijekom sinteriranja i osigurava električnu izolaciju između zrna. N52 magneti često imaju  tanja, kontinuiranija faza bogata Nd-om , što smanjuje intergranularnu demagnetizaciju i povećava koercitivnost.
  • Sekundarne faze Neželjene faze poput α-Fe ili Nd oksidi mogu se formirati ako su prisutne nečistoće. N52 magneti minimiziraju ove faze kroz strožu kontrolu procesa.

3. Varijacije parametara obrade

• Temperatura i vrijeme sinteriranja Zahtijevaju magneti više klase  precizni uvjeti sinteriranja  (npr. 1040–1080°C za N52 u odnosu na 1020–1060°C za N35) kako bi se postigla optimalna gustoća i struktura zrna. Prekomjerno sinteriranje može ogrubiti zrna i smanjiti koercitivnost, dok nedovoljno sinteriranje dovodi do poroznosti i niže remanencije.
• Toplinska obrada Žarenje nakon sinteriranja (npr. na 500–600°C) je ključan za ublažavanje naprezanja i preraspodjelu faze bogate Nd. N52 magneti često podliježu  višestupanjsko žarenje  kako bi se mikrostruktura dodatno pročistila.
• Magnetsko poravnanje Jačina primijenjenog magnetskog polja tijekom prešanja izravno utječe na orijentaciju zrna. N52 magneti su pritisnuti ispod  viša magnetska polja  (npr. 5–8 T) u usporedbi s N35 (3–5 T) za maksimiziranje teksture.

4. Implikacije na performanse

• Magnetska svojstva :
  • N35 : Br ≈ 1,18 T, Hc ≈ 868 kA/m, BHmax ≈ 35 MGOe. Pogodno za cjenovno osjetljive primjene s umjerenim temperaturnim zahtjevima (npr. automobilski senzori, zvučnici).
  • N52 : Br ≈ 1,47 T, Hc ≈ 955 kA/m, BHmax ≈ 52 MGOe. Koristi se u visokoučinkovitim primjenama poput motora električnih vozila, vjetroturbina i MRI uređaja.
• Termička stabilnost N52 magneti imaju  niža maksimalna radna temperatura  (60°C u odnosu na 80°C za N35) zbog njihovog većeg sadržaja Dy, koji može uzrokovati toplinsku demagnetizaciju ako se prekorači.
• Trošak N52 magneti su  20–50% skuplje  nego N35 zbog upotrebe HREE-a, strože kontrole procesa i nižih prinosa tijekom proizvodnje.

5. Napredne mikrostrukturne tehnike

• Grain Boundary Diffusion (GBD) Moderna tehnika za povećanje koercitivnosti u visokokvalitetnim magnetima difuzijom Dy ili Tb duž granica zrna, smanjujući potrebu za dodavanjem velikih količina HREE elemenata. To omogućuje performanse N52 klase s nižim sadržajem Dy.
• Obrada vrućom deformacijom Proizvodi  nanokristalni magneti  s veličinama zrna <100 nm, što omogućuje teorijske BHmax vrijednosti >60 MGOe. Međutim, ova metoda je još uvijek u razvoju za masovnu proizvodnju.

Sažetak ključnih razlika

Zaključno, razlike između magneta N35 i N52 leže u njihovom sastavu (npr. sadržaju Dy), mikrostrukturi (veličini zrna, raspodjeli faza) i parametrima obrade (sinteriranju, poravnavanju). Ovi čimbenici zajedno određuju njihove magnetske performanse, toplinsku stabilnost i cijenu, što svaku vrstu čini prikladnom za različite primjene.