Да ли магнетна својства Ndfeb магнета постепено слабе током времена? Који су разлози за пад перформанси након дуготрајне употребе?

1. Фактори животне средине

1.1 Утицаји температуре

• Термичка демагнетизација NdFeB магнети имају ограничен опсег радне температуре. Излагање температурама које прелазе њихову максималну радну температуру (обично 100–200°C, у зависности од степена) може изазвати неповратан магнетни распад. То се дешава зато што повишене температуре ремете поравнање магнетних домена, смањујући нето магнетизацију.
• Пример Код мотора електричних возила, продужени рад близу температурне границе магнета може довести до постепеног пада густине магнетног флукса, што утиче на ефикасност мотора.

1.2 Влажност и корозија

• Оксидација NdFeB магнети су веома подложни оксидацији у влажним срединама. Границе зрна богате неодимијумом реагују са влагом и кисеоником, формирајући неодимијум оксиде и хидроксиде. Ови производи корозије су немагнетни и љуште се, излажући свеж метал даљем нападу.
• Електрохемијска корозија У киселим или сланим срединама, површина магнета подлеже електрохемијским реакцијама, убрзавајући корозију. Ово је посебно проблематично у морским или индустријским условима где су присутне хемикалије.
• Утицај на перформансе Корозија не само да смањује физички интегритет магнета већ и ремети магнетно коло, што доводи до губитка магнетног флукса. Студије показују да непресвучени NdFeB магнети могу да откажу у року од неколико сати у тестовима слане магле, док пресвучени магнети могу да издрже 500–1.000 сати или више.

2. Деградација материјала

2.1 Микроструктурне промене

• Раст зрна Временом, границе зрна у NdFeB магнетима могу бити подвргнуте термичкој активацији, што доводи до раста зрна. Већа зрна смањују коерцитивност магнета (отпорност на демагнетизацију), чинећи га подложнијим спољним магнетним пољима или температурним флуктуацијама.
• Фазне трансформације Дуготрајно излагање високим температурама може изазвати стварање немагнетних фаза (нпр. α-Fe), који разблажују магнетни материјал и смањују укупне перформансе.

2.2 Елементарна дифузија

• Миграција неодимијума У неким случајевима, атоми неодимијума могу дифундовати до површине или граница зрна, формирајући оксиде или мењајући локални састав. Ово може временом погоршати магнетна својства магнета.

3. Структурне промене

3.1 Динамика магнетног домена

• Качење на зид домена На кретање магнетних доменских зидова (граница између региона једнолике магнетизације) утичу дефекти, нечистоће и напрезања у материјалу. Временом, ови фактори могу проузроковати да се доменски зидови „закаче“, смањујући способност магнета да одржи стабилно магнетно стање.
• Магнетно старење Чак и у одсуству спољашњих стресора, микроструктура магнета може се споро развијати због термичких флуктуација, што доводи до постепеног преусмеравања домена и смањења магнетног флукса.

3.2 Механичко напрезање

• Термално циклирање Понављани циклуси загревања и хлађења могу изазвати механичко напрезање у магнету због разлике у термичком ширењу између магнетног материјала и његовог премаза или кућишта. Ово напрезање може изазвати микропукотине или деламинацију, што омета магнетно коло.
• Вибрације и ударци У применама које укључују високе вибрације или механичке ударе (нпр. ветротурбине или ваздухопловни системи), магнет може претрпети физичка оштећења која угрожавају његова магнетна својства.

4. Студије дугорочне стабилности

4.1 Старење на собној температури

• Експериментални подаци Истраживања су показала да висококвалитетни NdFeB магнети чувани на собној температури у сувим условима показују минимално магнетно опадање током деценија. На пример, студија финских истраживача није пронашла приметне магнетне губитке у синтерованом NdFeB магнету складиштеном годину дана на собној температури.
• Ограничења Међутим, магнети без премаза изложени атмосферској влази могу временом показати значајно пропадање услед корозије. С друге стране, обложени магнети могу одржати своје перформансе 30–50 година или више под одговарајућим условима складиштења.

4.2 Старење на високим температурама

• Убрзано распадање На повишеним температурама, брзина магнетног распада драматично се повећава. На пример, магнет који се чува у 150°Ц може изгубити 10–20% свог магнетног флукса у року од неколико година, док се магнет складишти на 80°Ц може показати губитак од само неколико процената у истом периоду.
• Критични фактори Интринзична коерцитивност магнета (Hcj) и коефицијент магнетног вођења (Pc) играју кључне улоге у одређивању његове стабилности на високим температурама. Више вредности Hcj и ниже (негативније) вредности Pc корелирају са бољом дугорочном стабилношћу.

5. Стратегије ублажавања

Да би се побољшала дугорочна стабилност NdFeB магнета, може се применити неколико стратегија:

• Површински премази Никловање, епоксидни премази или композитни третмани (нпр. Ni-Cu-Ni + епоксид) пружају баријеру против влаге и хемикалија, значајно побољшавајући отпорност на корозију.
• Оптимизација материјала Додавање легирајућих елемената (нпр. диспрозијума или тербијума) може повећати коерцитивност магнета и термичку стабилност, чинећи га отпорнијим на демагнетизацију.
• Побољшања дизајна Оптимизација облика, величине и магнетног кола магнета може смањити концентрације напрезања и побољшати укупне перформансе.
• Контрола животне средине Чување магнета у сувом, хладном окружењу и избегавање излагања корозивним супстанцама може продужити њихов век трајања.