Врската помеѓу насоката на магнетното поле и насоката на полнење на магнетот во процесот на ориентација на магнетното поле и стапката на губење на перформансите на неориентирани AlNiCo магнети

Овој труд навлегува во основната врска помеѓу насоката на магнетното поле и насоката на полнење на магнетот во процесот на ориентација на магнетното поле, земајќи ги како примери синтеруваните NdFeB и AlNiCo магнети. Анализира како различните процеси на ориентација и насоките на полнење влијаат на магнетните својства на магнетите. Понатаму, ја истражува стапката на губење на перформансите на неориентирани AlNiCo магнети, земајќи ги предвид факторите како што се составот на материјалот, процесот на производство и условите на надворешната средина. Истражувањето има за цел да обезбеди сеопфатно разбирање на процесот на ориентација на магнетното поле и карактеристиките на перформансите на AlNiCo магнетите, нудејќи вредни референци за сродни области како што се производство на магнети, дизајн на мотори и производство на сензори.

Клучни зборови

Процес на ориентација на магнетно поле; Насока на полнење на магнет; Синтерувани NdFeB магнети; AlNiCo магнети; Стапка на губење на перформансите

1. Вовед

Магнетните материјали играат клучна улога во модерната индустрија и технологија, широко користени во мотори, сензори, звучници и други области. Меѓу нив, трајните магнети се важна категорија, а нивните магнетни својства директно влијаат на перформансите на сродната опрема. Процесот на ориентација на магнетното поле е клучен чекор во производството на трајни магнети, кој ја одредува ориентацијата на оската на лесна магнетизација на честичките од магнетен прав и со тоа има значително влијание врз магнетните својства на финалните магнетни производи. AlNiCo магнетите, како еден од рано развиените материјали за трајни магнети, имаат уникатни карактеристики во однос на стабилноста на високи температури и отпорноста на корозија. Разбирањето на врската помеѓу насоката на магнетното поле во процесот на ориентација и насоката на полнење на магнетот, како и стапката на губење на перформансите на неориентирани AlNiCo магнети, е од големо значење за оптимизирање на процесите на производство на магнети и подобрување на перформансите на опремата.

2. Процес на ориентација на магнетно поле и неговата важност

2.1 Дефиниција и принцип на процесот на ориентација на магнетно поле

Процесот на ориентација на магнетното поле е метод што ја користи интеракцијата помеѓу магнетниот прав и надворешното магнетно поле за да ги распореди насоките на лесно магнетизирање на честичките од прав, така што тие се во согласност со конечната насока на полнење на магнетот. Во производството на перманентни магнети, особено анизотропни магнети, овој процес е од суштинско значење. На пример, во производството на синтерувани NdFeB магнети, кристалните зрна Nd₂Fe₁₄B се едноосно анизотропни, и секое зрно има само една оска на лесно магнетизирање - c-оската на главната фазна кристална ќелија. Преку процесот на ориентација на магнетното поле, овие c-оски можат да бидат распоредени во иста насока, со што се подобруваат магнетните својства на магнетот.

2.2 Значење на процесот на ориентација на магнетното поле за перформансите на магнетот

Процесот на ориентација на магнетното поле има директно влијание врз клучните магнетни својства на магнетите, како што се реманенцијата (Br) и максималниот производ на магнетна енергија ((BH)max). Кога насоките на лесно магнетизирање на честичките од магнетен прав се добро порамнети, магнетот може да постигне поголема реманенција и максимален производ на магнетна енергија. Земајќи ги синтеруваните NdFeB магнети како пример, висок степен на ориентација (≥95%) може да обезбеди правоаголност на магнетот да биде ≥0,9. Магнет со висока правоаголност може ефикасно да го намали генерирањето на залутани магнетни полиња во практични апликации, со што се подобрува ефикасноста на употребата и стабилноста на магнетот.

3. Врска помеѓу насоката на магнетното поле и насоката на полнење на магнетот

3.1 Студија на случај на синтерувани NdFeB магнети

3.1.1 Процес на ориентација и одредување на насоката на полнење

При производството на синтерувани NdFeB магнети, процесот на ориентација на магнетното поле обично се изведува за време на фазата на леење. Се применува силно магнетно поле (1,5 - 2,5T) за да се усогласат оските за лесна магнетизација на кристалните зрна Nd₂Fe₁₄B по должината на целната насока. Оваа целна насока е идната насока на полнење на магнетот. На пример, при производството на квадратно синтерувани NdFeB магнети, насоката на магнетното поле за време на ориентацијата е поставена да биде во согласност со очекуваната насока на полнење, која обично е по должината на насоката на дебелината или должината на магнетот.

3.1.2 Влијание на насоката на полнење врз магнетните својства

Насоката на полнење има клучно влијание врз магнетните својства на синтеруваните NdFeB магнети. Кога насоката на полнење е во согласност со насоката на лесно магнетизирање добиена за време на процесот на ориентација, магнетот може да постигне поголема реманенција и коерцитивност. На пример, кај мотор со погон на возила со нова енергија (新能源汽车), синтеруваните NdFeB магнети се користат како клучни компоненти. Ако насоката на полнење е неточна, моторот може да не работи ефикасно или дури и да се расипе. Точната насока на полнење гарантира дека магнетот може да обезбеди стабилно и силно магнетно поле, со што се подобрува излезниот вртежен момент и работната ефикасност на моторот.

3.1.3 Различни насоки за полнење за различни форми на магнети

• Прстенести магнети : Синтеруваните NdFeB магнети во форма на прстен можат да се полнат аксијално или радијално. Аксијалното полнење резултира со рамни магнетни полови, кои се погодни за коаксијално спојување на магнетното поле кај некоја коаксијално ротирачка опрема. Овој метод на полнење може да постигне стабилно спојување на магнетното поле и да обезбеди синхроно работење на опремата. Радијалното полнење произведува внатрешни и надворешни магнетни полови на прстенот, кои се погодни за дизајн на затворање на радијално магнетно коло и можат ефикасно да ја подобрат стапката на искористување на магнетниот флукс на магнетното коло.
• Лачно обликувани магнети : Лачно обликуваните (瓦形) синтерувани NdFeB магнети најчесто имаат четири насоки на полнење. Во моторните апликации, насоката на полнење треба прецизно да се совпадне со лакот на статорот/роторот на моторот за да се обезбеди униформност на магнетното поле на воздушниот јаз. Ова може да ја подобри ефикасноста на моторот, да ги намали загубите на енергија и да го продолжи работниот век на моторот.

3.2 Студија на случај на AlNiCo магнети

3.2.1 Процес на производство и ориентација на AlNiCo магнети

AlNiCo магнетите главно се произведуваат со процеси на леење и синтерување. Процесот на леење може да произведе сложени обликувани магнети со добра отпорност на високи температури, додека процесот на синтерување има поголема димензионална точност, но малку пониски магнетни својства. За време на производството на AlNiCo магнети, иако процесот на ориентација не е толку критичен како оној на синтеруваните NdFeB магнети, правилната примена на магнетно поле за време на леењето сепак може да ги подобри магнетните својства до одреден степен. На пример, во процесот на леење, може да се примени слабо магнетно поле за да се усогласат магнетните домени на легурата за време на стврднувањето, со што се подобрува преостанатоста на магнетот.

3.2.2 Врска помеѓу насоката на полнење и магнетните својства на AlNiCo магнетите

AlNiCo магнетите имаат релативно стабилни магнетни својства, а нивната насока на полнење влијае и на нивните перформанси во специфични апликации. Во некои сензорски апликации, насоката на полнење на AlNiCo магнетите треба прецизно да се контролира за да се обезбеди точноста на сензорот. На пример, во сензор за позиција, магнетното поле генерирано од AlNiCo магнетот комуницира со сензорскиот елемент. Ако насоката на полнење не е точна, тоа ќе доведе до неточно откривање на позицијата.

4. Стапка на губење на перформансите на неориентирани AlNiCo магнети

4.1 Фактори што влијаат на стапката на губење на перформансите

4.1.1 Состав на материјалот

Составот на AlNiCo магнетите има значително влијание врз нивната стапка на губење на перформансите. AlNiCo магнетите се составени од алуминиум (Al), никел (Ni), кобалт (Co), железо (Fe) и други елементи во траги. Различните пропорции на овие елементи ќе влијаат на магнетните својства и стабилноста на магнетите. На пример, зголемувањето на содржината на кобалт може да ја подобри коерцитивноста на магнетот, но може да ја зголеми и цената. Во исто време, несоодветниот состав може да доведе до поголема стапка на губење на перформансите на магнетот под одредени услови на животната средина.

4.1.2 Процес на производство

• Процес на леење : Процесот на леење на AlNiCo магнети вклучува топење на легурата, а потоа истурање во калап за стврднување. За време на овој процес, фактори како што се брзината на ладење и структурата на стврднување ќе влијаат на магнетните својства на магнетот. Ако брзината на ладење е пребрза, тоа може да доведе до формирање на внатрешни напрегања во магнетот, што ќе ја зголеми стапката на губење на перформансите со текот на времето.
• Процес на синтерување : Во процесот на синтерување, правот се притиска, а потоа се синтерува на високи температури. Температурата, времето и притисокот на синтерување влијаат врз густината и магнетните својства на магнетот. Неправилните параметри на синтерување може да резултираат со магнет со мала густина со лоши магнетни својства и висока стапка на губење на перформансите.

4.1.3 Надворешни услови на животната средина

• Температура : AlNiCo магнетите имаат добра стабилност на високи температури, но екстремните температури сè уште можат да влијаат на нивните магнетни својства. На високи температури, термичкото поместување на магнетните домени ќе се зголеми, што ќе доведе до намалување на реманенцијата и коерцитивноста. На пример, кога AlNiCo магнет се користи во средина со висока температура над 500°C подолго време, неговата стапка на губење на перформансите ќе биде значително поголема отколку на собна температура.
• Надворешно магнетно поле : Изложеноста на силно обратно магнетно поле може да предизвика демагнетизација на AlNiCo магнетите, што резултира со губење на перформансите. Во некои апликации каде што има силни наизменични магнетни полиња, стапката на губење на перформансите на AlNiCo магнетите може да биде релативно висока.

4.2 Методи за мерење на стапката на губење на перформансите

4.2.1 Тестирање на магнетни својства

Стапката на губење на перформансите на AlNiCo магнетите може да се мери со тестирање на нивните магнетни својства пред и по одреден период на употреба или под специфични услови на животната средина. Вообичаените методи за тестирање на магнетните својства вклучуваат користење на вибрирачки магнетометар со примерок (VSM) за мерење на реманентноста, коерцитивноста и максималниот производ на магнетната енергија на магнетот. Со споредување на промените во овие параметри, може да се пресмета стапката на губење на перформансите.

4.2.2 Тестирање на долгорочна стабилност

Тестирањето на долгорочната стабилност вклучува поставување на AlNiCo магнетот во одредена средина (како што е печка со висока температура или генератор на магнетно поле) долго време и редовно тестирање на неговите магнетни својства. Овој метод може попрецизно да ја одрази стапката на губење на перформансите на магнетот во реални услови на употреба. На пример, во студија за стабилноста на AlNiCo магнетите на висока температура, магнетите биле ставени во печка на 300°C 1000 часа, а нивните магнетни својства биле тестирани на секои 100 часа за да се пресмета стапката на губење на перформансите.

4.3 Напредок во истражувањето за намалување на стапката на губење на перформансите кај неориентирани AlNiCo магнети

4.4.1 Оптимизација на материјали

Истражувачите постојано истражуваат нови состави на материјали за да ги подобрат перформансите и стабилноста на AlNiCo магнетите. На пример, со додавање на ретки земни елементи или други елементи во трагови во легурата AlNiCo, може да се подобри коерцитивноста и температурната стабилност на магнетот, со што се намалува стапката на губење на перформансите.

4.4.2 Подобрување на процесот

Подобрувањето на процесот на производство е исто така важен начин за намалување на стапката на губење на перформансите. Во процесот на леење, оптимизирањето на системот за ладење може да ги намали внатрешните напрегања на магнетот. Во процесот на синтерување, прецизната контрола на параметрите на синтерување може да ја подобри густината и магнетните својства на магнетот.

4.4.3 Површинска обработка

Методите за површинска обработка, како што е премачкувањето, можат да го заштитат AlNiCo магнетот од надворешната средина, намалувајќи го влијанието на фактори како што се корозија и оксидација врз неговите магнетни својства. На пример, нанесувањето слој обложен со никел на површината на AlNiCo магнетот може да ја подобри неговата отпорност на корозија и да ја намали стапката на губење на перформансите во влажни средини.

5. Заклучок

Процесот на ориентација на магнетното поле е клучен за одредување на магнетните својства на перманентните магнети, а односот помеѓу насоката на магнетното поле и насоката на полнење на магнетот директно влијае на перформансите на магнетите во практичните апликации. За синтерувани NdFeB магнети, прецизната контрола на насоката на полнење е од суштинско значење за постигнување на високо-перформансни мотори и друга опрема. Иако AlNiCo магнетите имаат релативно стабилни магнетни својства, неориентираниот AlNiCo магнет сè уште има одредена стапка на губење на перформансите под влијание на фактори како што се составот на материјалот, процесот на производство и условите на надворешната средина. Со оптимизирање на составот на материјалот, подобрување на процесот на производство и усвојување методи за површинска обработка, стапката на губење на перформансите на неориентираниот AlNiCo магнет може ефикасно да се намали, со што се проширува нивниот опсег на примена во високи температури и други посебни средини. Идните истражувања можат дополнително да истражат нови материјали и процеси за да ги подобрат целокупните перформанси на магнетните материјали и да ги задоволат растечките барања на модерната индустрија и технологија.