Wat zijn de verschillen in samenstelling of microstructuur tussen verschillende kwaliteiten (zoals N35, N52) neodymiummagneten?

1. Samenstellingsverschillen

• Basislegeringssysteem :Zowel de N35- als de N52-magneten zijn gesinterde neodymium-ijzer-borium (NdFeB)-magneten met dezelfde fundamentele samenstelling: ongeveer 32% neodymium (Nd), 64% ijzer (Fe) en 1.1–1,2% boor (B). Echter,  Magneten van hogere kwaliteit (bijvoorbeeld N52) bevatten vaak extra zware zeldzame aardmetalen (HREE's)  zoals dysprosium (Dy) of terbium (Tb) om de coërciviteit en thermische stabiliteit te verbeteren.
  • Voorbeeld : N52-magneten kunnen bevatten 1–3% Dy om demagnetisatie bij hoge temperaturen tegen te gaan, terwijl N35-magneten doorgaans minimale of geen Dy gebruiken vanwege hun lagere coërciviteitsvereisten.
• Onzuiverheidscontrole : Magneten van hogere kwaliteit vereisen een strengere controle op onzuiverheden (bijv. zuurstof, koolstof, stikstof) die de magnetische prestaties kunnen verslechteren. N52-magneten worden vervaardigd met behulp van uiterst zuivere grondstoffen en geavanceerde zuiveringstechnieken om niet-magnetische fasen te minimaliseren.

2. Microstructurele verschillen

• Korrelgrootte en -oriëntatie :De magnetische eigenschappen van NdFeB-magneten hangen af van de uitlijning en grootte van hun Nd₂Fe₁₄B-kristallijne korrels, die een sterke uniaxiale magnetokristallijne anisotropie vertonen.
  • Graanverfijning : N52-magneten hebben doorgaans de volgende kenmerken:  kleinere, gelijkmatiger gevormde korrels  (1–3 μm) vergeleken met N35 (3–5 μM). Fijnere korrels verminderen de vastpinning van de domeinwand en verbeteren de coërciviteit, waardoor producten met hogere energie mogelijk worden.
  • Kristallografische textuur : Magneten van hogere kwaliteit ondergaan  geoptimaliseerde magnetische velduitlijning tijdens het persen , wat resulteert in een sterkere voorkeursoriëntatie van de korrels langs de c-as. Dit verbetert de remanentie (Br) en het energieproduct (BHmax).
• Fasesamenstelling :De microstructuur van NdFeB-magneten bestaat uit:
  • Nd₂Fe₁₄B-matrix : De primaire magnetische fase die verantwoordelijk is voor hoge magnetisatie.
  • Nd-rijke korrelgrensfase : Werkt als smeermiddel tijdens het sinteren en zorgt voor elektrische isolatie tussen de korrels. N52-magneten hebben vaak een  dunnere, meer continue Nd-rijke fase , waardoor intergranulaire demagnetisatie wordt verminderd en de coërciviteit wordt verbeterd.
  • Secundaire fasen : Ongewenste fases zoals α-Fe- of Nd-oxiden kunnen zich vormen als er onzuiverheden aanwezig zijn. N52-magneten minimaliseren deze fasen door een strakkere procescontrole.

3. Verwerkingsparametervariaties

• Sintertemperatuur en -tijd : Magneten van hogere kwaliteit vereisen  nauwkeurige sinteromstandigheden  (bijv. 1040–1080°C voor N52 vs. 1020–1060°C voor N35) om een optimale dichtheid en korrelstructuur te bereiken. Te veel sinteren kan de korrels grover maken en de coërciviteit verminderen, terwijl te weinig sinteren leidt tot porositeit en een lagere remanentie.
• Warmtebehandeling : Post-sintering gloeien (bijv. bij 500–600°C) is van cruciaal belang voor het verlichten van spanningen en het herverdelen van de Nd-rijke fase. N52-magneten ondergaan vaak  meertraps gloeien  om de microstructuur verder te verfijnen.
• Magnetische uitlijning :De sterkte van het toegepaste magnetische veld tijdens het persen heeft rechtstreeks invloed op de korreloriëntatie. N52-magneten worden onder elkaar gedrukt  hogere magnetische velden  (bijv. 5–8 T) vergeleken met N35 (3–5 T) om de textuur te maximaliseren.

4. Prestatie-implicaties

• Magnetische eigenschappen :
  • N35 : Br &asympt; 1,18 T, Hc &asympt; 868 kA/m, BHmax &asympt; 35 MGOe. Geschikt voor kostengevoelige toepassingen met gematigde temperatuurvereisten (bijv. automobielsensoren, luidsprekers).
  • N52 : Br &asympt; 1,47 T, Hc &asympt; 955 kA/m, BHmax &asympt; 52 MGOe. Wordt gebruikt in hoogwaardige toepassingen zoals motoren van elektrische voertuigen, windturbines en MRI-machines.
• Thermische stabiliteit : N52-magneten hebben een  lagere maximale bedrijfstemperatuur  (60°C versus 80°C voor N35) vanwege hun hogere Dy-gehalte, dat thermische demagnetisatie kan veroorzaken als dit gehalte wordt overschreden.
• Kosten : N52-magneten zijn  20–50% duurder  dan N35 vanwege het gebruik van HREE's, strengere procescontrole en lagere opbrengsten tijdens de productie.

5. Geavanceerde microstructurele technieken

• Graangrensdiffusie (GBD) : Een moderne techniek om de coërciviteit in hoogwaardige magneten te verbeteren door Dy of Tb langs korrelgrenzen te diffunderen, waardoor de noodzaak voor bulk-HREE-toevoegingen wordt verminderd. Dit maakt prestaties van N52-kwaliteit mogelijk met een lager Dy-gehalte.
• Warme vervormingsverwerking : Produceert  nanokristallijne magneten  met korrelgroottes <100 nm, waardoor theoretische BHmax-waarden mogelijk zijn >60 MGOe. Deze methode is echter nog in ontwikkeling voor massaproductie.

Samenvatting van de belangrijkste verschillen

Concluderend kunnen we stellen dat de verschillen tussen N35- en N52-magneten hun oorsprong vinden in hun samenstelling (bijv. Dy-gehalte), microstructuur (korrelgrootte, faseverdeling) en verwerkingsparameters (sinteren, uitlijning). Al deze factoren bepalen samen de magnetische prestaties, thermische stabiliteit en kosten, waardoor elke klasse geschikt is voor specifieke toepassingen.