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構，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構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構，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)化了磁體的微觀結構。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?？紤]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：“當這項技術商業(yè)化時，它將同時解決國內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稀土永磁體的發(fā)展。”
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