Hvad gør neodymiummagneter så stærke?

Indledning: En kort historie om NdFeB-magneter

I magnetisk henseende er neodymiummagneter utvivlsomt en lysende stjerne. De blev først opdaget i 1982, og med deres usædvanlige magnetiske egenskaber fik de mulighed for at få fodfæste på markedet, og i dag betragtes de som et væsentligt materiale for moderne industri. Blandt de tidlige opfundne magnetiske materialer, som omfatter alnico og ferrit, er neodymiummagneter stærkere og har meget større energi tæthed. Et sådant dramatisk gennembrud fører ikke blot til fremskridt inden for videnskab om magnetiske materialer, men åbner også hidtil usete muligheder for innovation på mange områder.

Materielle sammensætninger: Kraftens byggesten

Det er hovedsagelig materialet der gør at neodymiummagneter kan generere en så forbløffende kraft. De består hovedsagelig af en sammensætning af neodymium (Nd), jern (Fe) og bor (B). Den så kloge blanding af disse tre elementer resulterer i Neodymiummagneter har fantastiske magnetiske egenskaber. For at opnå en særlig forbedret magnetpræstation hævder producenterne også at tilføje en lille mængde relativt sjældne elementer, der har evnen til at gøre dette, f.eks. dysprosium (Dy) og terbium (Tb). Sådanne tilsætningsstoffer gør det muligt for magneten at modstå høje temperaturer uden at falde sammen og også at forbedre sine magnetiske egenskaber betydeligt.

Fabrikanterne beskytter også magneten mod korrosion og permeation ved at give et belæg på magnetens overflade, f.eks. nikkel ((Ni) eller epoxy. Ud over at øge magnetens levetid forbedrer disse belægninger også magnetens udseende og funktion.

Atomstruktur

En anden grund til den stærke magnetiske kraft som neodymiummagneter besidder, er deres atomstruktur. For at få en mere effektiv og stærk neodymmagnet skal den have et stort antal magnetiske underenheder, der kaldes magnetiske domæner. De ubehandlede magnetiske materialer synes derimod ikke at være magnetiske, da disse domænes retninger er tilfældige.

For at fremstille en neodymmagnet, er den sinus-spidsede middel i en ensartet retning efter at det er pulver smeltet, og dens rækkefølge er arrangeret gennem enkle trin som sintering og justering under et magnetfelt. På grund af den unikke placering af pulverformet middel kræver en neodymiummagnet meget lidt strøm for at vise en stærk magnetisk kraft, hvilket er en afgørende faktor for at afgøre, hvor godt en lille neodymiummagnet fungerer.

Magnetiseringsproces

Neodymiummagneter har en meget kompliceret og følsom produktionsprocedure. For at begynde med blandes råstofpulver af neodymium, jern og bor ensartet ved hjælp af pulvermetallurgi og sinteres derefter ved høje temperaturer for at skabe en tæt magnet. Under denne proces begynder dannelsen og justeringen af de magnetiske domæner. For at maksimere justeringen af de magnetiske domæner og opnå den bedste magnetiske egenskab i klassen kræver den justerede sintrede magnet dog et stærkt magnetiserende felt for at fuldføre justeringen af de magnetiske domæner.

Efterhånden som den eksisterende teknologi bag fremstillingsprocesser forbedres, kommer der også en større variation af avancerede fremstillingsprocesser som trykfri støbning og 3D-printing. Disse processer forbedrer ikke blot produktionsvirkningen og kvaliteten af magneterne, men gør det også muligt at udvikle mere indviklede og detaljerede magnetdesign.

Anvendelser som følge af deres styrke

Neodymiummagneter anvendes ofte i mikrokomponenter i forbrugerelektronik, vibrationsmotorer og højttalere i enheder som smartphones og hovedtelefoner. Neodymiummagneter hjælper også med at forbedre udstyret, som bliver tyndere og mere kompakt, men neodymiummagneter har også deres unikke kabelkæbler, som er neodymiummagneter har uendelige muligheder på forskellige områder.

I industrien anvendes neodymiummagneter til neodymiummotorer, som er pålidelige, effektive, energibesparende og har et højt drejningsmoment, og som er en del af de mekaniske systemer til automatiserede produktionslinjer og robotter. I den vedvarende energisektor anvendes neodymiummagneter også i vid udstrækning i direkte drevne vindmøller. Deres effektivitet og stabilitet har skabt store økonomiske og miljømæssige virkninger for vindkraftindustrien.