Aké sú rozdiely v zložení alebo mikroštruktúre medzi rôznymi druhmi (ako napríklad N35, N52) neodýmových magnetov?

1. Rozdiely v zložení

• Systém základných zliatin Magnety N35 aj N52 sú spekané neodýmovo-železo-bórové (NdFeB) magnety s rovnakým základným zložením: približne 32 % neodýmu (Nd), 64 % železa (Fe) a 1 %.1–1,2 % bóru (B). Avšak,  Magnety vyššej triedy (napr. N52) často obsahujú ďalšie ťažké prvky vzácnych zemín (HREE)  ako dysprosium (Dy) alebo terbium (Tb) na zvýšenie koercivity a tepelnej stability.
  • Príklad Magnety N52 môžu obsahovať 1–3 % Dy na potlačenie demagnetizácie pri vysokých teplotách, zatiaľ čo magnety N35 zvyčajne používajú minimálne alebo žiadne Dy kvôli ich nižším požiadavkám na koercivitu.
• Kontrola nečistôt Magnety vyššej triedy vyžadujú prísnejšiu kontrolu nečistôt (napr. kyslík, uhlík, dusík), ktoré môžu zhoršiť magnetický výkon. Magnety N52 sa vyrábajú s použitím ultra čistých surovín a pokročilých čistiacich techník, aby sa minimalizovali nemagnetické fázy.

2. Mikroštrukturálne rozdiely

• Veľkosť a orientácia zŕn Magnetické vlastnosti magnetov NdFeB závisia od usporiadania a veľkosti ich kryštalických zŕn Nd₂Fe₁₄B, ktoré vykazujú silnú jednoosovú magnetokryštalickú anizotropiu.
  • Zjemňovanie obilia Magnety N52 majú zvyčajne  menšie, rovnomernejšie zrná  (1–3 μm) v porovnaní s N35 (3–5 μm). Jemnejšie zrná znižujú pripnutie doménových stien a zvyšujú koercitivitu, čo umožňuje tvorbu produktov s vyššou energiou.
  • Kryštalografická textúra Magnety vyššej triedy podliehajú  optimalizované zarovnanie magnetického poľa počas lisovania , čo vedie k silnejšej preferovanej orientácii zŕn pozdĺž osi c. To zlepšuje remanenciu (Br) a energetický produkt (BHmax).
• Fázové zloženie Mikroštruktúra magnetov NdFeB pozostáva z:
  • Matrica Nd₂Fe₁₄B Primárna magnetická fáza zodpovedná za vysokú magnetizáciu.
  • Fáza na hraniciach zŕn bohatá na Nd Pôsobí ako mazivo počas spekania a poskytuje elektrickú izoláciu medzi zrnami. Magnety N52 majú často  tenšia, súvislejšia fáza bohatá na Nd , čo znižuje medzikryštalickú demagnetizáciu a zvyšuje koercivitu.
  • Sekundárne fázy Nežiaduce fázy ako α-Oxidy železa alebo nediómu sa môžu tvoriť, ak sú prítomné nečistoty. Magnety N52 minimalizujú tieto fázy vďaka prísnejšej kontrole procesu.

3. Variácie parametrov spracovania

• Teplota a čas spekania Vyžadujú sa magnety vyššej triedy  presné podmienky spekania  (napr. 1040–1080°C pre N52 vs. 1020–1060°C pre N35) na dosiahnutie optimálnej hustoty a štruktúry zŕn. Nadmerné spekanie môže zhrubnúť zrná a znížiť koercitivitu, zatiaľ čo nedostatočné spekanie vedie k pórovitosti a nižšej remanencii.
• Tepelné spracovanie Žíhanie po spekaní (napr. pri 500–600°C) je rozhodujúci pre zmiernenie napätia a prerozdelenie fázy bohatej na Nd. Magnety N52 často podliehajú  viacstupňové žíhanie  ďalej spresniť mikroštruktúru.
• Magnetické zarovnanie Sila aplikovaného magnetického poľa počas lisovania priamo ovplyvňuje orientáciu zŕn. Magnety N52 sú stlačené pod  vyššie magnetické polia  (napr. 5–8 T) v porovnaní s N35 (3–5 T) pre maximalizáciu textúry.

4. Dôsledky pre výkon

• Magnetické vlastnosti :
  • N35 : Br ≈ 1,18 T, Hc ≈ 868 kA/m, BHmax ≈ 35 MGOe. Vhodné pre cenovo dostupné aplikácie s miernymi teplotnými požiadavkami (napr. automobilové senzory, reproduktory).
  • N52 : Br ≈ 1,47 T, Hc ≈ 955 kA/m, BHmax ≈ 52 MGOe. Používa sa vo vysokovýkonných aplikáciách, ako sú motory elektrických vozidiel, veterné turbíny a prístroje MRI.
• Tepelná stabilita Magnety N52 majú  nižšia maximálna prevádzková teplota  (60°C vs. 80°C pre N35) kvôli ich vyššiemu obsahu Dy, ktorý môže pri prekročení spôsobiť tepelnú demagnetizáciu.
• Cena Magnety N52 sú  20–O 50 % drahšie  ako N35 kvôli použitiu HREE, prísnejšej kontrole procesu a nižším výťažkom počas výroby.

5. Pokročilé mikroštrukturálne techniky

• Difúzia na hranici zrna (GBD) Moderná technika na zvýšenie koercivity vo vysokokvalitných magnetoch difúziou Dy alebo Tb pozdĺž hraníc zŕn, čím sa znižuje potreba pridávania HREE vo veľkom. To umožňuje výkon triedy N52 s nižším obsahom Dy.
• Spracovanie za tepla deformáciou Vyrába  nanokryštalické magnety  s veľkosťami zŕn <100 nm, čo umožňuje teoretické hodnoty BHmax >60 MGOe. Táto metóda je však stále vo vývoji pre masovú výrobu.

Zhrnutie kľúčových rozdielov

Záverom možno povedať, že rozdiely medzi magnetmi N35 a N52 pramenia z ich zloženia (napr. obsah Dy), mikroštruktúry (veľkosť zŕn, fázové rozloženie) a parametrov spracovania (spekanie, zarovnanie). Tieto faktory spoločne určujú ich magnetický výkon, tepelnú stabilitu a cenu, vďaka čomu je každý druh vhodný pre odlišné aplikácie.