新型磁體問世 稀土元素使用量減少30%
發(fā)布時間:
2022-05-30 10:50
來源:
https://phys.org/news/2022-04-magnet-rare-earth-element.html
韓國材料科學研究院粉末材料部磁性材料部的李博士(Dr. Jung-Goo Lee)和金博士(Dr. Tae-Hoon Kim)領導的一個研究小組成功地開發(fā)了一種稀土節(jié)能永久磁鐵,可以用來替代42M級商用磁鐵,同時將昂貴的稀土材料釹(Nd)的含量降低了約30% 。盡管磁鐵中的高價稀土資源的數(shù)量有所減少,但該技術(shù)仍達到了商業(yè)級別水準。
釹是一種價格昂貴且供應不穩(wěn)定的材料,但它是稀土永磁體制造過程中的必需材料。為了制備釹還原永磁體,需要提高元素鈰(Ce)的含量,因其價格相對低廉,但是卻無法降低釹的使用量。然而,隨著鈰含量的增加,磁性能會不可避免地劣化。研究小組重點闡明了鈰含量增加引起磁性能劣化的原因和機理,通過控制原子尺度的微觀結(jié)構(gòu),成功地解決了稀土還原永磁體中存在的頑癥。
研究人員發(fā)現(xiàn),制造過程中形成的“非必要磁性粒子”是磁體的磁性和微觀結(jié)構(gòu)性能惡化的根本原因——它們通過阻止原子的擴散改變了微觀結(jié)構(gòu),提高了磁性能,從而抑制了非磁性顆粒的形成。
研究小組分別采用熔融紡絲法和熱變形法制備低含量稀土的前驅(qū)體和最終塊狀磁體,這兩種方法的冷卻速度比傳統(tǒng)方法快。因此,他們成功地通過抑制非必要磁性顆粒的形成,優(yōu)化了磁體的微觀結(jié)構(gòu)。此外,它們還能同時改善永磁體的主要性能——剩余磁化強度和矯頑力。
2021年,用于高效發(fā)動機的稀土永磁體的國內(nèi)市場價值為每年1860億美元,而韓國的稀土永磁體則依賴于進口。考慮到當下國際環(huán)境,韓國擁有自己的稀土永磁體材料對韓國來說迫在眉睫。此外,當這項技術(shù)商業(yè)化時,它還可以用于高附加值的行業(yè),如電動車、無人機、飛行汽車和需要高效率發(fā)動機的電動航船。
領導這個研究小組的高級研究員 Tae-Hoon Kim 博士說:“當這項技術(shù)商業(yè)化時,它將同時解決國內(nèi)稀土永磁體市場的資源問題和材料、零部件和設備問題。這只是個開始。在未來的進一步研究中,我們將不遺余力地引導國內(nèi)稀土永磁體的發(fā)展。”
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