الخواص الفيزيائية لبورون حديد النيوديميوم الملبد

تُستخدم المغناطيسات الدائمة من حديد البورون النيوديميوم الملبد، كمكونات وظيفية أساسية، على نطاق واسع في الأدوات والمعدات مثل المحركات والصوتيات الكهربائية والمغناطيس وأجهزة الاستشعار. أثناء عملية الخدمة، سوف يتعرض المغناطيس لعوامل بيئية مثل القوى الميكانيكية، والتغيرات الباردة والساخنة، والمجالات الكهرومغناطيسية المتناوبة. في حالة حدوث فشل بيئي، فإنه سيؤثر بشكل خطير على وظائف المعدات ويسبب خسائر فادحة. لذلك، بالإضافة إلى مؤشرات الأداء المغناطيسي، نحتاج أيضًا إلى الاهتمام بالخصائص الميكانيكية والحرارية والكهربائية للمغناطيس، والتي ستساعدنا على تصميم واستخدام الفولاذ المغناطيسي بشكل أفضل، ولها أهمية كبيرة لتحسين استقراره وموثوقيته في خدمة.

ميكانيكي

تشمل مؤشرات الأداء الميكانيكية للفولاذ المغناطيسي الصلابة، وقوة الضغط، وقوة الانحناء، وقوة الشد، وصلابة الصدمات، ومعامل يونغ، وما إلى ذلك. يعتبر بورون حديد النيوديميوم مادة هشة نموذجية. يتميز الفولاذ المغناطيسي بصلابة عالية وقوة ضغط، ولكنه ضعيف في قوة الانحناء وقوة الشد وصلابة الصدمات. يؤدي هذا إلى سقوط الفولاذ المغناطيسي في الزوايا بسهولة أو حتى التشقق أثناء المعالجة والمغنطة والتجميع. عادة ما يحتاج الفولاذ المغناطيسي إلى التثبيت في المكونات والمعدات باستخدام فتحات أو مادة لاصقة، مع توفير امتصاص الصدمات وحماية التوسيد.

يعد سطح الكسر لبورون حديد النيوديميوم الملبد كسرًا نموذجيًا بين الحبيبات، ويتم تحديد خواصه الميكانيكية بشكل أساسي من خلال هيكله المعقد متعدد الأطوار، بالإضافة إلى ارتباطه بتكوين الصيغة ومعلمات العملية والعيوب الهيكلية (المسام والحبوب الكبيرة والخلع وما إلى ذلك). .). بشكل عام، كلما انخفض إجمالي كمية الأتربة النادرة، كلما كانت الخواص الميكانيكية للمادة أسوأ. من خلال إضافة معادن ذات نقطة انصهار منخفضة مثل Cu وGa بشكل مناسب، فإن تحسين توزيع طور حدود الحبوب يمكن أن يعزز صلابة الفولاذ المغناطيسي. يمكن أن تؤدي إضافة معادن ذات نقطة انصهار عالية مثل Zr وNb وTi إلى تكوين رواسب عند حدود الحبوب وصقل الحبوب وقمع امتداد الشقوق، مما يساعد على تحسين القوة والمتانة؛ ومع ذلك، فإن الإضافة المفرطة للمعادن ذات نقطة الانصهار العالية يمكن أن تسبب صلابة مفرطة للمادة المغناطيسية، مما يؤثر بشكل خطير على كفاءة المعالجة.

في عملية الإنتاج الفعلية، من الصعب تحقيق التوازن بين الخواص المغناطيسية والميكانيكية للمواد المغناطيسية، ونظرًا لمتطلبات التكلفة والأداء، غالبًا ما يكون من الضروري التضحية بسهولة المعالجة والتجميع.

الخصائص الحرارية

تشمل مؤشرات الأداء الحراري الرئيسية للصلب المغناطيسي النيوديميوم والبورون والحديد التوصيل الحراري والسعة الحرارية المحددة ومعامل التمدد الحراري.

محاكاة حالة الفولاذ المغناطيسي تحت تشغيل المحرك

يتناقص أداء الفولاذ المغناطيسي تدريجياً مع زيادة درجة الحرارة، لذلك يصبح ارتفاع درجة حرارة محركات المغناطيس الدائم عاملاً مؤثراً رئيسياً في تشغيل المحرك على المدى الطويل. يمكن للتوصيل الحراري الجيد والقدرة على تبديد الحرارة تجنب ارتفاع درجة الحرارة والحفاظ على التشغيل الطبيعي للمعدات. لذلك، نأمل أن يتمتع الفولاذ المغناطيسي بموصلية حرارية عالية وسعة حرارية محددة. من ناحية، يمكن أن تنتقل الحرارة وتبددها بسرعة، بينما تؤدي أيضًا إلى ارتفاع أقل في درجة الحرارة تحت نفس الحرارة.

من السهل مغنطة مغناطيس البورون الحديدي النيوديميوم في اتجاه محدد (المحور II-C)، وفي هذا الاتجاه، سوف يتوسع الفولاذ المغناطيسي عند تسخينه؛ ومع ذلك، هناك ظاهرة تمدد سلبية في الاتجاهين (محور ÅC) يصعب مغنطتها، وهما الانكماش الحراري. إن وجود تباين التمدد الحراري يجعل حلقة الإشعاع الفولاذية المغناطيسية عرضة للتشقق أثناء التلبيد؛ وفي المحركات ذات المغناطيس الدائم، غالبًا ما يتم استخدام إطارات المواد المغناطيسية الناعمة كدعم للفولاذ المغناطيسي، وستؤثر خصائص التمدد الحراري المختلفة للمادتين على قدرة الحجم على التكيف بعد ارتفاع درجة الحرارة.

الملكية الكهربائية

التيار الدوامي المغناطيسي تحت المجال المتناوب

في بيئة المجال الكهرومغناطيسي المتناوب لدوران محرك المغناطيس الدائم، سيولد الفولاذ المغناطيسي فقدان تيار إيدي، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة. نظرًا لأن فقدان التيار الدوامي يتناسب عكسيًا مع المقاومة، فإن زيادة مقاومة المغناطيس الدائم لحديد النيوديميوم والبورون سيقلل بشكل فعال من فقدان التيار الدوامي وارتفاع درجة حرارة المغناطيس. يتم تشكيل الهيكل الفولاذي المغناطيسي عالي المقاومة المثالي عن طريق زيادة إمكانات القطب للطور الغني بالأرض النادرة، وتشكيل طبقة عزل يمكن أن تمنع انتقال الإلكترون، وتحقيق تغليف وفصل حدود الحبوب عالية المقاومة بالنسبة لحبيبات الطور الرئيسي، وبالتالي تحسين مقاومة مغناطيس البورون حديد النيوديميوم الملبد. ومع ذلك، لا يمكن لتطعيم المواد غير العضوية ولا تكنولوجيا الطبقات أن يحل مشكلة تدهور الخواص المغناطيسية، ولا يوجد حاليًا إعداد فعال للمغناطيس الذي يجمع بين المقاومة العالية والأداء العالي.