新型磁体问世 稀土元素使用量减少30%


  韩国材料科学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)领导的一个研究小组成功地开发了一种稀土节能永久磁铁,可以用来替代42M级商用磁铁,同时将昂贵的稀土材料钕(Nd)的含量降低了约30% 。尽管磁铁中的高价稀土资源的数量有所减少,但该技术仍达到了商业级别水准。

  钕是一种价格昂贵且供应不稳定的材料,但它是稀土永磁体制造过程中的必需材料。为了制备钕还原永磁体,需要提高元素铈(Ce)的含量,因其价格相对低廉,但是却无法降低钕的使用量。然而,随着铈含量的增加,磁性能会不可避免地劣化。研究小组重点阐明了铈含量增加引起磁性能劣化的原因和机理,通过控制原子尺度的微观结构,成功地解决了稀土还原永磁体中存在的顽症。

  研究人员发现,制造过程中形成的“非必要磁性粒子”是磁体的磁性和微观结构性能恶化的根本原因——它们通过阻止原子的扩散改变了微观结构,提高了磁性能,从而抑制了非磁性颗粒的形成。

  研究小组分别采用熔融纺丝法和热变形法制备低含量稀土的前驱体和最终块状磁体,这两种方法的冷却速度比传统方法快。因此,他们成功地通过抑制非必要磁性颗粒的形成,优化了磁体的微观结构。此外,它们还能同时改善永磁体的主要性能——剩余磁化强度和矫顽力。

  2021年,用于高效发动机的稀土永磁体的国内市场价值为每年1860亿美元,而韩国的稀土永磁体则依赖于进口。考虑到当下国际环境,韩国拥有自己的稀土永磁体材料对韩国来说迫在眉睫。此外,当这项技术商业化时,它还可以用于高附加值的行业,如电动车、无人机、飞行汽车和需要高效率发动机的电动航船。

  领导这个研究小组的高级研究员 Tae-Hoon Kim 博士说:“当这项技术商业化时,它将同时解决国内稀土永磁体市场的资源问题和材料、零部件和设备问题。这只是个开始。在未来的进一步研究中,我们将不遗余力地引导国内稀土永磁体的发展。”

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