عناصر (dysprosium Dy، تربیوم Tb) فقط در مرزهای دانه آهنرباهای NdFeB متخلخل، به جای کل آلیاژ. این باعث افزایش اجبار ذاتی (Hcj) به میزان 5-10 kOe میشود، در حالی که از خاک کمیاب 70- 80 درصد کمتر از آلیاژهای معمولی استفاده میشود. برای موتورهای کششی EV و سرووهای صنعتی که به پایداری در دمای بالا نیاز دارند، فناوری GBD هزینه مواد را 20 تا 40 درصد در مقایسه با گریدهای سنتی Dy-added کاهش می دهد. این راهنما نقش Dy و Tb در مقاومت حرارتی، نحوه عملکرد GBD در تولید نئودیمیم متخلخل را توضیح میدهد، دادههای کمی را در مقایسه با فرآیندهای مرسوم و GBD ارائه میدهد و بهینهسازی هزینه را برای خرید مورد بحث قرار میدهد.
نقش دیسپروزیم (Dy) و تربیوم (Tb) در مقاومت حرارتی
در NdFeB متخلخل، فاز مغناطیسی اصلی (Nd2Fe14B) دارای نیروی اجباری ذاتی تنها ~ 10 kOe در دمای اتاق است. برای دستیابی به اجبار بالا برای کاربردهای موتور، Dy یا Tb تا حدی جایگزین Nd در شبکه میشود و میدان ناهمسانگردی (Ha) را افزایش میدهد که در برابر مغناطیس زدایی مقاومت میکند. هر 1% افزودن Dy Hcj را تقریبا 5-7 kOe افزایش می دهد اما Br را 0.3-0.5 کیلو گرم در درصد Dy کاهش می دهد، زیرا Dy گشتاور مغناطیسی کمتری نسبت به Nd دارد.
آلیاژ معمولی 3{10}}8% رنگ (از نظر وزن) را به کل آهنربا اضافه می کند. برای یک N52 گرید 50 MGOe، افزودن 5% Dy Br را از 14.5 کیلو گرم به 13.8 کیلو گرم کاهش می دهد، اما Hcj را از 12 به 18 کیلو گرم افزایش می دهد. معاوضه: کاهش قابل توجه Br و هزینه بالا (هزینه DY 300-600 دلار در کیلوگرم، در مقابل Nd در 80-150 دلار / کیلوگرم).
چگونه فناوری GBD در تولید نئودیمیم متخلخل کار می کند
GBDپس از تف جوشی و آسیاب، اما قبل از مغناطیس نهایی اعمال می شود. مراحل فرآیند:
سطح آهنربای متخلخل (اسید اچ یا تمیز کردن اولتراسونیک) را تمیز کنید.
از یک منبع انتشار استفاده کنید: معمولاً یک پودر فلوراید Dy یا Tb (به عنوان مثال، DyF3، TbF3) مخلوط با یک حلال، یا یک فیلم فلزی پاشیده شده.
عملیات حرارتی در 800-950 درجه در خلاء یا فضای آرگون به مدت 4-12 ساعت. خاک کمیاب سنگین در امتداد مرزهای دانه پخش می شود (فاز بین دانه ای غنی از Nd) و به سطح آهنربا تا عمق 100-500 میکرومتر (بسته به دما و زمان) نفوذ می کند.
عملیات حرارتی پیری در 450-550 درجه به مدت 2-4 ساعت برای بهینه سازی خواص مغناطیسی.
آسیاب نهایی برای برداشتن لایه واکنش سطحی (10-20μm) و اعمال پوشش.
خاک کمیاب سنگین ترجیحاً در مرزهای دانه قرار می گیرد و یک پوسته (Nd,Dy)2Fe14B در اطراف هر دانه تشکیل می دهد. این پوسته میدان ناهمسانگردی محلی را افزایش میدهد و از هستهزایی دامنه معکوس-مکانیسم اصلی مغناطیسزدایی جلوگیری میکند. هسته هر دانه بدون Dy-با حفظ Br بالا باقی میماند.
عمق انتشار به ضخامت آهنربا بستگی دارد. برای آهنربا<10mm thick, GBD can fully penetrate through the thickness. For thicker magnets (>20 میلی متر)، اثر در سطح متمرکز می شود و یک ساختار "هسته-پوسته" ایجاد می کند.
مقایسه: آلیاژسازی معمولی در مقابل فرآیند انتشار GBD
| پارامتر | آلیاژ معمولی (افزودن Dy برای ذوب) | GBD Diffusion (پست-پخت) |
|---|---|---|
| محتوای Dy (wt%) | 3-8٪ (در سراسر آهنربا) | 0.5-1.5٪ (محلی در مرزهای دانه) |
| بهبود Hcj (kOe) | +5 تا +20 (بسته به Dy%) | +5 تا +12 (با 4-8 برابر کمتر Dy) |
| کاهش Br (کیلوگرم) | -0.3 تا -0.5 در درصد Dy | 0.1- تا 0.2- به ازای % اعمال شده Dy (حداقل) |
| حداکثر افزایش دمای عملیاتی | +30 تا +80 درجه | +20 تا +50 درجه |
| هزینه مواد در هر کیلوگرم (نسبت به N42) | N42SH (3% Dy): 1.6-1.8x | N42SH{1}}GBD (0.5% Dy): 1.2-1.3x |
| یکنواختی اجبار | یکنواخت در سراسر | بالاتر در سطح، پایین تر در مرکز ( گرادیان) |
| ضخامت آهنربا مناسب | هر ضخامت | بهترین برای<15mm thickness (full penetration) |
| زمان چرخه تولید | استاندارد (بدون مرحله اضافی) | +1-2 روز (عملیات حرارتی انتشار) |
مثال: برای یک روتور موتور EV که از آهنرباهای ضخامت 8 میلیمتر استفاده میکند، GBD N42SH (Hcj=18 kOe) از 0.8٪ Dy استفاده میکند و به همان Hcj N42SH معمولی (3.5٪ Dy) میرسد. آهنربای GBD Br=13.2 کیلوگرم در برابر 13.0 کیلوگرم معمولی (کمی بالاتر) را حفظ میکند و 42 دلار/کیلوگرم در مقابل 58 دلار/کیلوگرم برای معمولی قیمت دارد.
بهینه سازی هزینه برای EV و موتورهای صنعتی
For procurement teams, GBD magnets offer the best cost-performance trade-off for applications requiring Hcj >17 kOe و ضخامت<12mm. Grade selection matrix:
N42SH (GBD): Hcj 18-20 kOe، Br 13.2-13.5 کیلوگرم، هزینه 40-48 دلار در کیلوگرم. مناسب برای اکثر موتورهای EV و سروو (100-150 درجه).
N45UH (GBD): Hcj 22-24 kOe، Br 13.5-13.8 کیلوگرم، هزینه 55-65 دلار/کیلوگرم. برای موتورهای 150-180 درجه، سرعت بالا.
N48EH (GBD): Hcj 26-28 kOe، Br 13.8-14.0 کیلوگرم، هزینه 75-90 دلار در کیلوگرم. برای 180-200 درجه، هوافضا یا موتورهای مسابقه ای با عملکرد بالا.
غیر{0}}GBD N52 (بدون Dy): Hcj 12-14 kOe، Br 14.5-14.8 کیلوگرم، هزینه 45-55 دلار/کیلوگرم. فقط برای<70°C applications.
We recommend GBD for any motor with continuous operating temperature >90 درجه محاسبه ROI: تغییر از N42SH معمولی به GBD N42SH باعث صرفه جویی 8 تا 12 دلار در هر کیلوگرم می شود. برای یک روتور 10 کیلوگرمی (20 آهنربا هر کدام 0.5 کیلوگرم)، 80-120 دلار در هر موتور صرفه جویی می شود. با 10000 موتور در سال، پس انداز سالانه 800000-1200000 دلار.
برای آهنرباهای نئودیمیوم GBD مناسب برای موتورهای برقی و صنعتی، لطفاً از صفحات آهنربای نئودیمیوم متخلخل و موتور PMSM در وب سایت ما دیدن کنید.
برای درخواست پیشنهاد درجه و برآورد هزینه برای کاربرد موتور خود، حداکثر دمای آهنربا و گشتاور مورد نیاز خود را ارائه دهید. تیم مهندسی ما GBD در مقابل هزینه{2}}تحلیل سود معمولی را ارائه میکند.
سوالات متداول
س: آیا می توان فناوری GBD را برای هر درجه NdFeB از جمله N52 اعمال کرد؟
ج: بله. ما GBD را برای نمرات N45-N52 اعمال میکنیم. با این حال، نمرات{11}Br بالا حجم مرزی دانه کمتری برای انتشار دارند، بنابراین افزایش Hcj به +3-5 kOe (در مقابل. +8-12 kOe برای N35-N42) محدود میشود. ما N42SH-GBD را برای اکثر کاربردهای موتور توصیه می کنیم.
س: افزایش وزن معمولی از فرآیند GBD چیست؟
A: افزایش وزن از خاک کمیاب سنگین منتشر شده 0.5-2.0٪ وزن آهنربا است. این برای اکثر برنامه ها ناچیز است. این فرآیند ابعاد خارجی آهنربا را تغییر نمی دهد.
س: چگونه می توانم تأیید کنم که آهنرباهای دریافتی من با GBD-درآورده شده و معمولی نیستند؟
پاسخ: ما یک گزارش ترکیب Dy/Tb با استفاده از XRF (-فلورسانس اشعه X) روی سطح آهنربا در مقابل هسته ارائه میکنیم. آهنرباهای GBD غلظت Dy را در سطح بالاتر از مرکز نشان می دهند (به عنوان مثال، 3٪ سطح، 0.5٪ هسته). آهنرباهای معمولی دارای Dy یکنواخت در سرتاسر هستند.
