Neodīma un retzemju magnēti: fakti un lietojumi

Magnēti ir visuresoši, sākot no mazajiem, kas atrodami viedtālruņos, līdz lielajiem, ko izmanto MRI aparātos. Tomēr cilvēki mēdz grupēt visus retzemju magnētus, kad dzird šo terminu bez atšķiršanas. Tas nav precīzi. Katrs neodīma magnēts tiek kvalificēts kā retzemju magnēts, tomēr ne katrs retzemju magnēts ir neodīma magnēts.

Vai, piemēram, uz visiem retzemju magnētiem attiecas noteikta definīcija? Beigsim šo diskusiju.

Mūsu ikdienas dzīvē tehnoloģija izmanto magnētus, sākot no mūsu tālruņu spilgtajām funkcijām un beidzot ar milzīgo MRI aparāta magnētiem, un mēs to pat nenojaušam. Tas joprojām rada jautājumu par neodīma magnētu: vai neodīma magnēti tiek uzskatīti par retzemju magnētiem? Citiem vārdiem sakot, šis jautājums joprojām tiek atklāts pat pēc mēģinājuma iegūt visu pārsteidzoši mulsinošo informāciju.

Precīzāk, neodīma magnēti ir retzemju magnētu apakškopa, kas ietver arī samārija kobalta magnētus.

Pamatā ir neskaidrības ar citiem magnētu veidiem, piemēram, ferītu un alnico magnētiem, kas noved pie šī izplatītā pieņēmuma.

Viss šajā rakstā tiks izjaukts no mītiem, un tiks prezentēti fakti par neodīma vai retzemju magnētiem.

Ja esat uzņēmuma īpašnieks, diy entuziasts vai kāds, kurš interesējas par neodīma magnētu un retzemju tēmas izpratni, šis emuārs ir paredzēts jums.

Retzemju magnēti — pamatu sadalīšana

Retzemju magnēti savu nosaukumu ieguvuši no retzemju elementiem, ko izmanto to ražošanas procesā. Šie elementi sākotnēji tika atrasti retos minerālos, piemēram, gadolīnijā, galvenokārt lantanīdos. Lai gan tos sauc par "retzemēm", tādi elementi kā neodīms zemes garozā ir diezgan daudz. To "retums" galvenokārt atspoguļojas ieguves un apstrādes grūtībās - šiem elementiem nepieciešama īpaša ekstrakcijas un attīrīšanas tehnoloģija, kā rezultātā palielinās ražošanas izmaksas, tādēļ retzemju magnēti ir dārgāki nekā cita veida magnēti.

Kādi ir citi retzemju magnētu{0}}veidi?

Pastāv divi galvenie retzemju magnētu veidi.

●NdFeB magnēti: Neodīma magnēti ir visbiežāk izmantotie augstas veiktspējas-retzemju magnēti ar izcilu magnētisko izturību, taču to veiktspēja augstā temperatūrā ir slikta (parasti darba temperatūra ir mazāka par vai vienāda ar 150 grādiem), ko var uzlabot, pievienojot disproziju (Dy) vai terbiju (Tb). Tā kā tie ir jutīgi pret koroziju, tos parasti aizsargā ar pārklājumu (piemēram, niķeli, cinku, epoksīdsveķiem utt.). Tipiski lietojumi ir cietie diski, MRI iekārtas un vēja turbīnas.

●SmCo magnēti: Lai gan tie nav tik spēcīgi kā neodīma magnēti, tiem ir lieliska augstas{0}}temperatūras stabilitāte un izturība pret koroziju. Tie ir sadalīti divos veidos: pirmās-paaudzes SmCo5 un otrās-paaudzes Sm2Co17 (biežāk). Šie magnēti ir ļoti izturīgi pret demagnetizāciju un ir īpaši piemēroti augstas temperatūras lietojumiem, piemēram, aviācijā vai militārajā jomā, un var darboties temperatūrā līdz 250-350 grādiem.

Kādi ir citi magnētu un retzemju salīdzināšanas veidi?

●Alnico magnēti: Starp mūsu pētītajiem magnētu veidiem Alnico magnēti atrodas spektra apakšējā daļā (bet ne vājākajā; ferīta magnēti ir vājāki). Šim dzelzs-alumīnija sakausējumam, kas satur niķeli un kobaltu, ir augsta izturība, un tas ir pazīstams ar savu augstas temperatūras izturību (līdz 500 grādiem) un izturību pret demagnetizāciju, taču tas ir arī salīdzinoši trausls un ar zemu mehānisko izturību.

●Elastīgi magnēti: Tas ir vājākais no visiem magnētiem, taču tos bieži izmanto tādos produktos kā reklāmas uzlīmes un rotaļlietas, jo tās ir viegli apstrādājamas. Tas faktiski ir izgatavots no ferīta pulvera, kas sajaukts ar gumiju vai plastmasu.

Reti magnēti ir spēcīgāki nekā citi magnēti, jo to mazais izmērs padara tos vieglus un vieglāk apstrādājamus. Tas ir noderīgs faktors augstas veiktspējas-scenārijos gadījumos, kad vieta ir ierobežota.

Lai gan alnico un elastīgajiem magnētiem ir nišas izmantošanas iespējas, retzemju magnēti dominē lietojumos, kuros nepieciešama liela izturības -pret{1}}izmēra attiecība.

Neodīma magnēta fenomens: kāpēc tā ir zvaigzne

Šie magnēti ir ļoti populāri, jo tie ir mazi, bet spēcīgi. Neodīmam ir nepārspējama izturība, un tas tiek izmantots gandrīz visās lietās, lai nodrošinātu miniaturizāciju, piemēram, no elektriskajām automašīnām līdz mazām austiņām. Mazie magnēti austiņās rada spēcīgu skaņu, savukārt elektrisko automašīnu motori izmanto tos, lai radītu lielu griezes momentu kompaktos veidos. Tas palīdz gan patērētājiem, gan uzņēmumiem. Nozares tās mīl, jo tās ir viegli lietojamas, un patērētāji gūst labumu no to kompaktās jaudas.

Kā tiek izgatavoti neodīma magnēti?

Neodīma magnētu ražošana ietver precīzu metalurģijas un inženierijas kombināciju:

●Ražošana un uzlabošana: izejvielas (neodīms, dzelzs un bors) tiek iegūtas un ķīmiski attīrītas.

●Sakausējuma veidošanās: elementi tiek izkausēti kopā vakuumā vai inertās gāzes vidē, veidojot sakausējumu, kas tiek atdzesēts lietņos.

●Pulverēšana un presēšana: lietņus saberž smalkā pulverī un pēc tam saspiež zem augsta spiediena slāpekļa atmosfērā.

●Saķepināšana: saspiestais pulveris tiek uzkarsēts tuvu kušanas temperatūrai vakuuma krāsnī, sapludinot daļiņas cietā blokā.

●Machining & Coating: Saķepināts bloks ir sagriezts / formas gala izmēriem un pulēta. Lai novērstu koroziju, tiek uzklāts aizsargpārklājums (piemēram, niķelis).

●Magnetizācija: gatavais bloks tiek pakļauts spēcīgam magnētiskajam laukam, lai izlīdzinātu tā domēnus, aktivizējot tā magnētiskās īpašības.

Spēcīgākais magnēts, bet par kādu cenu?

Lai gan neodīma magnētiem ir visspēcīgākie un, iespējams, labākie magnētiskie materiāli, tiem ir daži trūkumi:

●Trauslums: lai gan tie ir spēcīgi, tie ir ļoti trausli un var saplīst, ja tie nokrīt.

●Temperatūras jutība: iemesli ir tādi paši kā retzemju magnētiem- atšķirībā no samārija kobalta magnētiem, tie zaudē savu magnētismu augstā temperatūrā.

●Korozijas problēmas: bez atbilstoša pārklājuma tie laika gaitā rūsēs, korodēs un sabojās.

Retzemju magnēti pret neodīmu: vai tie ir vienādi?

Šeit mēs izskaidrosim galveno atšķirību starp retzemju un neodīmu:

Izplatīts nepareizs priekšstats

Ir ierasts lietot neodīma magnētus un retās{0}}zemes magnētus, kas nav taisnība. Protams, retie neodīma magnēti ir viena veida zemes magnēti, taču tas nenozīmē, ka visi zemes magnēti ir neodīma magnēti. Es saprotu, ka to var būt grūti saprast, bet dažreiz lietas ir tā, kā tās ir.

Brīdinājums: lieli neodīma magnēti var izraisīt smagus ievainojumus (piem., saspiestu ādu vai kaulu lūzumus), ja ar tiem rīkojas nepareizi. Turiet tos tālāk no elektrokardiostimulatoriem un elektroniskām ierīcēm.

Tālāk ir norādīts veids, kā padarīt to vieglāk saprotamu.

Galvenās atšķirības

Kad vajadzētu apsvērt Samarija kobaltu

●Kad saskaras ar skarbu temperatūru, piemēram, reaktīvo dzinēju vai kosmosa lietojumos.

●Novērtējot ar koroziju{0}}saistītus bojājumus, bet nevar izmantot virsmas pārklājumus.

●Ja objekta vispārējā noturība vai kalpošanas laiks ir svarīgāks par ārkārtēju spēku.

Izplatīto mītu par retzemju magnētiem atmaskošana

Atklāsim dažus pārpratumus:

Mīts # 1: "Retzemju magnēti ir reti."

Realitāte: lai gan tie ir izaicinājumi manējiem, tie nav precīzi.

Mīts #2: "Visi retzemju magnēti ir vienlīdz spēcīgi."

Realitāte: neodīms ir daudz spēcīgāks par samārija kobaltu.

Mīts #3: "Tos ir bīstami lietot."

Realitāte: magnēti ir droši, ja ar tiem pareizi rīkojas, taču tie var saspiest pirkstus vai sabojāt elektroniku.

Mīts #4: "Tie ilgst mūžīgi."

Realitāte: Laika gaitā var rasties bojājumi karstuma, fiziskas ietekmes, ķīmiskās erozijas un korozijas dēļ.

Kam tiek izmantoti retzemju magnēti?

Tālāk ir sniegts īss ieskats, kam tiek izmantoti reti magnēti:

Ikdienas lietojumprogrammas

●Patērētāju elektronika: austiņas, skaļruņi, cietie diski un citas elektroniskās ierīces.

●Medicīnas ierīces: MRI ierīces un protezēšanas ierīces. Kompaktā medicīniskā aprīkojuma dizainā,medicīnas vadu instalācijasbieži tiek integrēti kopā ar neodīma magnētiem korpusos vai montāžas konstrukcijās, lai atbalstītu organizētu kabeļu maršrutēšanu, pozicionēšanu un ilgtermiņa stabilitāti.

● Patēriņa preces: rotaļlietas, juvelierizstrādājumu sprādzes un magnētiski tālruņu stiprinājumi.

Rūpnieciskie un militārie pielietojumi

●Aviācijas un militārie lietojumi: reaktīvās vilces un raķešu{0}}vadāmās sistēmas, kā arī radaru tehnoloģija.

●Atjaunojamie enerģijas avoti: elektriskie transportlīdzekļi un vēja turbīnas.

Pareiza magnēta izvēle darbam

Piezīmes

●Spēks: nepieciešams tukšs spēks? Izvēlieties neodīmu.

●Temperatūras izturība: darbojas ļoti augstā temperatūrā? Samarija kobalts būs risinājums.

●Izmaksas: neodīms ir lētāks, taču tam ir nepieciešams papildu pārklājums.

Secinājums

Ne visi ar retzemju magnētu{0}}saistītie termini ir sinonīmi, jo pastāv būtiskas atšķirības starp neodīma un samārija kobalta magnētiem. Augstas temperatūras vai korozīvā vidē samārija kobalta magnēti bieži pārspēj neodīma magnētus- ne tikai ir vieni no spēcīgākajiem retzemju magnētiem, bet arī stabilāki. Šo atšķirību izpratne ir ļoti svarīga personīgajiem projektiem, korporatīvajām vajadzībām un biznesa plāniem. Piemēram, projektējot augstas -temperatūras turbīnu, noteicošais faktors var būt samārija kobalta karstumizturība, savukārt plaša patēriņa elektronika var dot priekšroku neodīma magnētam ar zemāku cenu.

Nākamreiz, kad kāds vispārinās "retzemju magnētus", varat norādīt, ka izturība, stabilitāte un izmaksas atšķiras atkarībā no materiāla, un pareizā izvēle ir atkarīga no konkrētā pielietojuma. Viņu pārpratumam trūkst šīs galvenās loģikas.