La praticabilité de l'aimant permanent peut être jugée par la stabilité de la rémanence Br, coercivité intrinsèque Hcj, et produits à énergie maximale (BH) max sous condition extérieure. Aimant avec plus Br peut offrir une force de champ magnétique plus forte, puis plus élevée Hcj peut servir une bien meilleure capacité anti-interférence. La valeur de (BH) max représente la capacité de l'aimant permanent à fournir de l'énergie magnétostatique. Il peut être vu de la figure ci-dessous, haut (BH) max l'aimant peut fournir la même intensité de champ magnétique avec moins de consommation, alors l'historique de développement de l'aimant permanent est essentiellement un processus de recherche de performances plus élevées.

La plupart des éléments de terres rares peuvent former des ER₂Fe₁₄Composé B avec Fe et B, et Nd₂Fe₁₄Le composé B a la plus haute magnétisation à saturation et le champ d'anisotropie magnétocristalline fonctionnelle parmi ces RE₂Fe₁₄Composés B. Au-delà de cela, le volume de réserve de néodyme dans la croûte terrestre est relativement abondant, ce qui peut maintenir la stabilité de la chaîne d'approvisionnement et un avantage en termes de coûts.

De nombreuses observations de microstructure indiquent qu'il existe six phases dans le aimants en néodyme frittés, puis Nd₂Fe₁₄La phase principale B et la phase riche en Nd sont les plus connues en raison de leurs effets sur les performances magnétiques. Nd₂Fe₁₄La phase principale B est la seule phase magnétique dure dans l'aimant fritté et sa fraction volumique détermine Br et le (BH) max en alliage Nd-Fe-B. La phase riche en Nd joue un rôle clé dans le durcissement magnétique de aimants en néodyme frittés. Sa composition, sa structure, sa distribution et sa morphologie sont très sensibles aux conditions du procédé. La phase riche en Nd est de préférence sous la forme d'une structure en couches et est distribuée en continu dans les zones de limite de grain.

Amélioration de la coercivité des aimants en néodyme fritté

Le générateur d'énergie éolienne, le nouveau véhicule énergétique, les appareils ménagers à économie d'énergie et le dernier terminal intelligent mobile nécessitent tous des aimants en néodyme frittés, non seulement (BH) max, mais aussi supérieur Hcj. C'est toujours un enjeu majeur à améliorer Hcj tout en restant élevé Br et le (BH) max.

La coercivité intrinsèque de aimants en néodyme frittés est principalement influencée par la microstructure et la composition. L'optimisation de la microstructure se concentre sur le raffinement du grain et améliore la distribution de la phase riche en Nd. La composition peut être optimisée en ajoutant d'autres éléments pour améliorer le champ d'anisotropie magnétocristalline du grain de phase principale. Il existe une relation positive entre la coercivité des aimants en néodyme frittés et le champ d'anisotropie magnétocristalline du grain de phase principale. C'est-à-dire que plus le champ d'anisotropie magnétocristalline du grain de phase principale est élevé, plus la coercivité des aimants en néodyme frittés est élevée. Le H_A de Dy₂Fe₁₄B et Tb₂Fe₁₄B sont considérablement plus élevés que Nd₂Fe₁₄B, puis l'ajout de petites quantités d'élément Dy ou Tb pour remplacer l'atome de Nd dans le réseau de phase principale se formera (Nd, Dy)₂Fe₁₄B ou (Nd, Tb)₂Fe₁₄B avec H supérieur_A ce qui peut effectivement améliorer la coercivité intrinsèque. Les méthodes d'ajout fréquemment utilisées comprennent le processus d'alliage traditionnel, le processus de modification des limites de grains et le processus de diffusion des limites de grains.

Processus d'alliage

Le processus d'alliage fait référence à l'ajout d'une certaine proportion de HREE Dy ou Tb à la matière première de aimants en néodyme frittés, alors tous les éléments montrent une homogénéisation de la composition par le processus de fusion. Le mécanisme de coercivité des aimants en néodyme frittés indique que le domaine magnétique inversé a tendance à nucléer dans les zones limites de la phase principale, et une distribution uniforme de HREE entraînera un gaspillage de ressources et des coûts plus élevés. Surtout, le couplage antiferromagnétique entre les atomes de Fe et les atomes de Dy générera un effet de dilution magnétique sérieux et se détériorera considérablement Br et le (BH) max.

Processus de modification des limites du grain

Afin d'améliorer le taux d'utilisation de HREE et d'éviter l'effet de dilution magnétique, un processus de modification des limites de grain est proposé. Premièrement, fabrication de processus de modification de limite de grain Nd₂Fe₁₄Alliage principal B et alliage auxiliaire riche en HREE respectivement, puis pressage et frittage après mélange de deux alliages selon la certaine proportion. Dy et Tb diffuseront vers le grain de la phase principale à partir du bord du grain pendant le processus de frittage, formant ainsi (Nd, Dy)₂Fe₁₄B ou (Nd, Tb)₂Fe₁₄B durcissant les couches magnétiques aux zones limites de la phase principale et donc diminuent la nucléation du domaine magnétique inversé Même le processus de modification des limites de grains a favorisé le taux d'utilisation ou HREE, HREE existe toujours inévitablement à l'intérieur du grain de phase principale et donne lieu à un effet de dilution magnétique. Le processus de modification des limites des grains a une signification éclairante pour le processus ultérieur de diffusion des limites des grains.

Processus de diffusion aux limites du grain

Le processus de diffusion aux limites du grain commence par l'introduction de la couche HREE à la surface de l'aimant, puis par un traitement thermique sous vide au-dessus du point de fusion de la phase riche en Nd. Par conséquent, l'élément HREE se diffuse dans l'aimant le long des joints de grains et forme (Nd, Dy, Tb)₂Fe₁₄Structure noyau-coque B autour du grain de la phase principale. Ensuite, le champ d'anisotropie de la phase principale sera amélioré, dans l'intervalle, la phase limite des grains deviendra plus continue et droite, ce qui affaiblira le couplage d'échange magnétique entre les phases principales. La caractéristique la plus importante du processus de diffusion aux limites de grains est de permettre une Hcj tout en maintenant un niveau élevé Br. Contrairement au processus d'alliage, les éléments HREE n'ont pas besoin d'entrer dans la phase principale, ce qui crée une réduction majeure de la quantité de HREE et du prix de revient dans les aimants en néodyme frittés à haute coercivité conventionnels. La frontière du grain est également capable de fabriquer de nouvelles qualités qui étaient auparavant inimaginables via un processus d'alliage, telles que N54SH et N52UH.

Un traitement de diffusion aux limites du grain sera mis en œuvre après le processus d'usinage. La couche HREE peut être obtenue par pulvérisation, dépôt physique en phase vapeur (PVD), électrophorèse et évaporation thermique.

Limitations du processus de diffusion aux limites du grain

Le processus de diffusion aux limites du grain est principalement contraint par l'épaisseur de l'aimant, et le degré d'amélioration de la coercivité intrinsèque diminue à mesure que l'épaisseur augmente. L'augmentation de la température de diffusion ou la prolongation du temps de diffusion peut augmenter la profondeur et la concentration de l'EDH diffusée, puis favoriser la fraction volumique de la structure noyau-enveloppe de l'EDH. Cependant, une température et un temps de diffusion excessifs entraîneront une croissance des grains de la phase principale, dans l'intervalle, la structure de phase et la distribution de la phase riche en Nd changeront également.