Care sunt diferențele de compoziție sau microstructură între diferitele clase (cum ar fi N35, N52) de magneți din neodim?

1. Diferențe de compoziție

• Sistem de aliaj de bază Atât magneții N35, cât și cei N52 sunt magneți sinterizați din neodim-fier-bor (NdFeB) cu aceeași compoziție fundamentală: aproximativ 32% neodim (Nd), 64% fier (Fe) și 1.1–1,2% bor (B). Totuși,  Magneții de calitate superioară (de exemplu, N52) încorporează adesea elemente suplimentare de pământuri rare grele (HREE)  precum disprosiul (Dy) sau terbiul (Tb) pentru a spori coercitivitatea și stabilitatea termică.
  • Exemplu Magneții N52 pot conține 1–3% Dy pentru a contracara demagnetizarea la temperaturi ridicate, în timp ce magneții N35 utilizează de obicei Dy minim sau deloc datorită cerințelor lor de coercitivitate mai mici.
• Controlul impurităților Magneții de calitate superioară necesită un control mai strict asupra impurităților (de exemplu, oxigen, carbon, azot) care pot degrada performanța magnetică. Magneții N52 sunt fabricați folosind materii prime de puritate ultra-înaltă și tehnici avansate de purificare pentru a minimiza fazele nemagnetice.

2. Diferențe microstructurale

• Dimensiunea și orientarea granulelor Proprietățile magnetice ale magneților NdFeB depind de alinierea și dimensiunea granulelor cristaline de Nd₂Fe₁₄B, care prezintă o anizotropie magnetocristalină uniaxială puternică.
  • Rafinarea cerealelor Magneții N52 au de obicei caracteristici  granule mai mici, de dimensiuni mai uniforme  (1–3 μm) comparativ cu N35 (3–5 μm). Granulele mai fine reduc fixarea pereților domeniului și sporesc coercitivitatea, permițând produse cu energie mai mare.
  • Textură cristalografică Magneții de calitate superioară sunt supuși  aliniere optimizată a câmpului magnetic în timpul presării , rezultând o orientare preferată mai puternică a granulelor de-a lungul axei c. Aceasta îmbunătățește remanența (Br) și produsul energetic (BHmax).
• Compoziția fazei Microstructura magneților NdFeB este formată din:
  • Matrice Nd₂Fe₁₄B Faza magnetică principală responsabilă pentru magnetizarea ridicată.
  • Faza limită a granulelor bogată în Nd Acționează ca lubrifiant în timpul sinterizării și asigură izolație electrică între granule. Magneții N52 au adesea o  fază bogată în Nd mai subțire și mai continuă , ceea ce reduce demagnetizarea intergranulară și sporește coercitivitatea.
  • Faze secundare Faze nedorite, cum ar fi αDacă sunt prezente impurități, se pot forma oxizi de Fe sau Nd. Magneții N52 reduc la minimum aceste faze printr-un control mai strict al procesului.

3. Variațiile parametrilor de procesare

• Temperatura și timpul de sinterizare Magneții de calitate superioară necesită  condiții precise de sinterizare  (de exemplu, 1040–1080°C pentru N52 vs. 1020–1060°C pentru N35) pentru a obține o densitate și o structură a granulelor optime. Suprasinterizarea poate face granulele mai grosiere și poate degrada coercitivitatea, în timp ce subsinterizarea duce la porozitate și o remanență mai mică.
• Tratament termic Recoacere post-sinterizare (de exemplu, la 500–600°C) este esențială pentru ameliorarea stresului și redistribuirea fazei bogate în Nd. Magneții N52 sunt adesea supuși  recoacere în mai multe etape  pentru a rafina în continuare microstructura.
• Aliniere magnetică Intensitatea câmpului magnetic aplicat în timpul presării are un impact direct asupra orientării fibrelor. Magneții N52 sunt presați sub  câmpuri magnetice mai înalte  (de exemplu, 5–8 T) comparativ cu N35 (3–5 T) pentru a maximiza textura.

4. Implicații asupra performanței

• Proprietăți magnetice :
  • N35 : Br &asimp; 1,18 T, Hc &asimp; 868 kA/m, BHmax &asimp; 35 MGOe. Potrivit pentru aplicații sensibile la costuri cu cerințe moderate de temperatură (de exemplu, senzori auto, difuzoare).
  • N52 : Br &asimp; 1,47 T, Hc &asimp; 955 kA/m, BHmax &asimp; 52 MGOe. Utilizat în aplicații de înaltă performanță, cum ar fi motoarele vehiculelor electrice, turbinele eoliene și aparatele RMN.
• Stabilitate termică Magneții N52 au o  temperatură maximă de funcționare mai scăzută  (60°C vs. 80°C pentru N35) datorită conținutului lor mai mare de Dy, care poate provoca demagnetizare termică dacă este depășit.
• Cost Magneții N52 sunt  20–cu 50% mai scump  decât N35 datorită utilizării HREE-urilor, controlului mai strict al procesului și randamentelor mai mici în timpul fabricației.

5. Tehnici microstructurale avansate

• Difuzia granială (GBD) O tehnică modernă de îmbunătățire a coercitivității magneților de înaltă calitate prin difuzia Dy sau Tb de-a lungul limitelor granulelor, reducând necesitatea adaosurilor de HREE în vrac. Acest lucru permite performanțe de calitate N52 cu un conținut mai mic de Dy.
• Prelucrarea prin deformare la cald Produce  magneți nanocristalini  cu dimensiuni ale granulelor <100 nm, permițând valori teoretice BHmax >60 MGOe. Totuși, această metodă este încă în curs de dezvoltare pentru producția de masă.

Rezumatul diferențelor cheie

În concluzie, diferențele dintre magneții N35 și N52 se bazează pe compoziția lor (de exemplu, conținutul de Dy), microstructura (dimensiunea granulelor, distribuția fazelor) și parametrii de procesare (sinterizare, aliniere). Acești factori determină împreună performanța lor magnetică, stabilitatea termică și costul, făcând ca fiecare clasă să fie potrivită pentru aplicații distincte.