결정립계 확산 공정에 대한 간략한 소개

영구자석의 실용성은 잔류자석의 안정성으로 판단할 수 있다.브르, 고유 보자력에치제이, 그리고 최대 에너지 제품(BH)최대외부 조건 하에서. 더 높은 자석브르더 강한 자기장 강도를 제공할 수 있습니다.에치제이훨씬 더 나은 간섭 방지 능력을 제공할 수 있습니다. 가치(BH)최대영구 자석이 정자기 에너지를 제공하는 능력을 나타냅니다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이, 높은(BH)최대자석은 더 적은 소비로 동일한 자기장 강도를 공급할 수 있으므로 영구 자석의 개발 역사는 본질적으로 더 높은 성능을 추구하는 과정입니다.

대부분의 희토류 원소는 RE를 형성할 수 있습니다.₂철₁₄B와 Fe, B, Nd를 포함하는 화합물₂철₁₄B 화합물은 이들 RE 중에서 가장 높은 포화자화도와 기능적 자기결정이방성장을 갖는다.₂철₁₄B 화합물. 그 외에도 지구 지각의 네오디뮴 매장량은 비교적 풍부하여 공급망 안정성과 비용 이점을 유지할 수 있습니다.

많은 미세 구조 관찰 결과 소결 네오디뮴 자석에는 6가지 상이 존재하며, 그 다음에는 Nd가 존재함을 나타냅니다.₂철₁₄B 주요 상과 Nd가 풍부한 상은 자기 성능에 미치는 영향으로 가장 잘 알려져 있습니다. Nd₂철₁₄B 주요상은 소결자석의 유일한 경자성상이며 그 부피분율이 결정된다.브르그리고(BH)최대Nd-Fe-B 합금의. Nd가 풍부한 상은 소결 네오디뮴 자석의 자기 경화에서 중요한 역할을 합니다. 그 구성, 구조, 분포 및 형태는 공정 조건에 매우 민감합니다. Nd가 풍부한 상은 바람직하게는 층상 구조의 형태이며 결정립계 영역에 연속적으로 분포됩니다.

소결 네오디뮴 자석의 보자력 향상

풍력발전기, 신에너지자동차, 에너지절약형 가전제품, 최신 모바일 지능형 단말기 등은 모두 소결 네오디뮴 자석이 높은 내구성을 가지고 있어야 합니다.(BH)최대, 그러나 또한 우수하다에치제이. 항상 향상시키는 것이 중요한 문제입니다.에치제이높은 수준을 유지하면서브르그리고(BH)최대.

소결 네오디뮴 자석의 고유 보자력은 주로 미세 구조와 조성에 영향을 받습니다. 미세 구조의 최적화는 입자 미세화에 초점을 맞추고 Nd가 풍부한 상의 분포를 개선합니다. 조성은 다른 원소를 추가하여 주요 상 입자의 자기 결정 이방성 장을 개선함으로써 최적화할 수 있습니다. 소결 네오디뮴 자석의 보자력과 주요 상 입자의 자기 결정 이방성 장 사이에는 양의 관계가 있습니다. 즉, 주요 상 입자의 자기 결정 이방성 장이 높을수록 소결 네오디뮴 자석의 보자력이 높아집니다. H_A디의₂철₁₄B와 Tb₂철₁₄B는 Nd보다 상당히 높습니다.₂철₁₄B, 그 다음 주요상 격자의 Nd 원자를 대체하기 위해 소량의 Dy 또는 Tb 원소를 첨가하면 (Nd, Dy)가 형성됩니다.₂철₁₄B 또는 (Nd, Tb)₂철₁₄H가 더 높은 B_A이는 내재 보자력을 효과적으로 개선할 수 있습니다. 자주 사용되는 추가 방법에는 전통적인 합금화 공정, 결정립계 개질 공정 및 결정립계 확산 공정이 포함됩니다.

합금화 공정

합금화 공정은 소결 네오디뮴 자석의 원료에 일정 비율의 HREE Dy 또는 Tb를 첨가하는 것을 말하며, 모든 원소는 용융 공정을 통해 조성이 균질화됩니다. 소결 네오디뮴 자석의 보자력 메커니즘은 역 자기 도메인이 주상의 경계 영역에서 핵 생성되는 경향이 있으며, HREE의 균일한 분포는 자원 낭비와 비용 상승을 초래합니다. 무엇보다도 Fe 원자와 Dy 원자 사이의 반강자성 결합은 심각한 자기 희석 효과를 발생시키고 실질적으로 악화됩니다.브르그리고(BH)최대.

결정립계 개질 공정

HREE의 활용률을 높이고 자기 희석 효과를 피하기 위해 입계 개질 공정이 제안됩니다. 첫째, 입계 개질 공정 제조 Nd₂철₁₄B 주합금과 HREE가 풍부한 보조합금을 각각 첨가한 후, 두 합금을 일정 비율에 따라 혼합한 후 압착 및 소결한다. Dy와 Tb는 소결 공정 중 결정립계에서 주상 결정립으로 확산되어 (Nd, Dy)를 형성한다.₂철₁₄B 또는 (Nd, Tb)₂철₁₄B 주상 경계 영역에서 자기 경화 층이 형성되어 역 자기 도메인의 핵 생성이 감소합니다. 심지어 결정립계 개질 공정이 HREE의 활용률을 촉진했지만, HREE는 여전히 주상 결정립 내부에 불가피하게 존재하여 자기 희석 효과를 발생시킵니다. 결정립계 개질 공정은 후속 결정립계 확산 공정에 계몽적 의미를 갖습니다.

결정립계 확산 공정

결정립계 확산 공정은 자석 표면에 HREE 층을 도입한 다음 Nd가 풍부한 상의 녹는점 이상에서 진공 열처리를 거치는 것으로 시작합니다. 따라서 HREE 원소는 결정립계를 따라 자석으로 확산되어 (Nd, Dy, Tb)를 형성합니다.₂철₁₄B 주요 상의 입자 주위에 코어-쉘 구조가 있습니다. 그러면 주요 상의 이방성 장이 강화되고, 그 사이에 입자 경계 상이 더 ​​연속적이고 직선적이 되어 주요 상 간의 자기 교환 결합이 약해집니다. 입자 경계 확산 공정의 가장 중요한 특징은 자석 증가를 허용하는 것입니다.에치제이동시에 높은 수준을 유지하면서브르. 합금화 공정과 달리 HREE 원소는 주요 단계에 들어갈 필요가 없으므로 기존의 고보자력 소결 네오디뮴 자석에서 HREE 양과 원가를 크게 줄일 수 있습니다. 또한 결정립계는 N54SH 및 N52UH와 같이 이전에는 합금화 공정을 통해 상상할 수 없었던 새로운 등급을 제조할 수 있습니다.

가공 공정 후 결정립계 확산 처리를 실시합니다. HREE 층은 분무, 물리 기상 증착(PVD), 전기 영동, 열 증발을 통해 얻을 수 있습니다.

결정립계 확산 공정의 한계

결정립계 확산 과정은 주로 자석의 두께에 의해 제한되며, 고유 보자력의 향상 정도는 두께가 증가함에 따라 감소합니다. 확산 온도를 높이거나 확산 시간을 연장하면 확산된 HREE의 깊이와 농도를 높이고 HREE 코어-쉘 구조의 체적 분율을 높일 수 있습니다. 그러나 과도한 확산 온도와 시간은 주요 상의 결정립 성장을 초래하고, 그 사이에 Nd가 풍부한 상의 상 구조와 분포도 변합니다.