NIMS 'magnet billigare, högre prestanda än Nd magneter

- Apr 10, 2019-

Japans National Institute for Materials Science (NIMS) lyckades syntetisera en ny magnet som innehåller mindre Nd (neodym, sällsynt jordartsmaterial) och har högre magnetiska egenskaper än Nd 2 Fe 14 B (Nd magnet), som för närvarande är den kraftigaste magneten i världen.

Detta meddelades 20 oktober 2014. Sammansättningen av den nya magneten är Nd 2 Fe 12 N x .

Anisotropfältet, som är proportionellt mot tvångskraften (styrkan hos motstående magnetfältet, vilket orsakar förlusten av magnetisk kraft) av det nya magnetmaterialet är ca 8T (tesla) vid rumstemperaturer. Och dess mättnadsmagnetisering (förmåga att mata ut magnetisk kraft) är 1,66T med en felmarginal på ± 5%. Anisotropfältet är högre än det för en Nd-magnet (ca 7T), och mättnadsmagnetiseringen är ekvivalent med den för en Nd-magnet (ca 1,6T).

Dessutom, när temperaturen i materialet fortsätter att öka, minskar dess mättnadsmagnetisering mindre än den hos en Nd-magnet. Därför är dess mättnadsmagnetisering under höga temperaturer överlägsen den hos en Nd-magnet. Curie-punkten (vid vilken magnetisering går förlorad) av det nya materialet är cirka 550 ° C, vilket är mer än 200 ° C högre än det för en Nd-magnet (312 ° C). Det nya materialet förväntas användas för hybrid elfordon (HEV), som behöver använda en motor under höga temperaturer.

Innehållsförhållandet Nd i det nya magnetmaterialet (Nd 2 Fe 12 N x , x = 1) är 17 viktprocent, vilket är mycket litet jämfört med en Nd-magnet (ca 27%). Dessutom möjliggör det nya materialet att använda N (kväve), vilket är billigt, i stället för B (bor), som finns i Nd-magneter och relativt dyrt, vilket ger en kanten vad gäller resursanvändning och kostnad.

NIMS gjorde dock en tunn film den här gången, inte en sintrad magnet som kallades bulk. Därför är det inte möjligt att snabbt ersätta befintliga sintrade Nd-magneter med den nya magneten när som helst. Det är nödvändigt att göra pulver av det nya magnetmaterialet och genomföra en undersökning för att sintra pulvret.

Den tunna filmen gjordes på följande sätt. För det första odlas volfram (W), vars kristallgitter har ett intervall som liknar NdFe 12- förening, odlas på ett monokristallint substrat tillverkat av MgO. Därefter stabiliseras NdFe 12 genom att använda heteroepitaxialtillväxten av W. Slutligen syntetiseras NdFe 12 i en kväveatmosfär genom att värma NdFe 12 i en kväveatmosfär. Tjockleken på filmen är 350 nm.