W wielu dziedzinach, takich jak lotniska, produkcja samochodowa i elektronika energetyczna, środowiska o wysokiej temperaturze stanowią poważne wyzwania dla wydajności magnesów. Tradycyjne magnesy są podatne na tłumienie magnetyczne, a nawet demagnetyzację w wysokich temperaturach, a pojawienie się magnesów o wysokiej temperaturze zapewnia kluczowe wsparcie dla rozwoju tych dziedzin.
Magnesy odporne na wysoką temperaturę obejmują głównie magnesy NDFEB, magnesy SMCO, magnesy Alnico i magnesy ferrytowe. Różne typy magnesów o wysokiej temperaturze mają swoje unikalne cechy.
Magnesy NDFEB są jednym z najczęstszych i wysokiej wydajności magnesy o wysokiej temperaturze na rynku. Ma wyjątkowo wysokie właściwości magnetyczne, a jego Bhmax jest ponad 10 razy wyższy niż ferryt. Pod względem temperatury roboczej magnesy NDFEB o wysokiej wydajności mogą działać w temperaturach do 200 stopni Celsjusza, a niektóre specjalnie zaprojektowane magnesy NDFEB mogą nawet utrzymać magnetyzm w środowiskach o wysokiej temperaturze powyżej 400 stopni Celsjusza. Jednak magnesy NDFEB są chemicznie aktywne i aby zapobiec korozji, zwykle wymagają obróbki powierzchniowej, takich jak galwaniczne cynk, nikiel, złoto i epoksydę.
Magnesy kobaltowe Samarium można podzielić na SMCO5 i SM2CO17 zgodnie z ich składem. Jako magnes stały ziem rzadkich, ma nie tylko wysokowydajny produkt energetyczny (14–28 mge), ale także ma wiarygodną siłę przymusową i dobre charakterystyki temperatury. Magnesy z kobaltu Samarium mogą utrzymać swoją siłę magnetyczną niezmienioną w środowiskach wysokiej temperatury, mogą wytrzymać środowiska robocze o wysokiej temperaturze znacznie powyżej 500 ℃ -600 ℃ i mieć wysoką temperaturę kurie, co umożliwia stabilne odgrywanie magnetycznej roli w środowiskach wysokiej temperatury.
Magnesy Alnico są stopami złożonymi z aluminium, niklu, kobaltu, żelaza i innych metali śladowych i można je wykonać w różnych rozmiarach i kształtach poprzez proces odlewania. Ma dobrą maszynowalność, a odlewane magnesy stałe mają najniższy odwracalny współczynnik temperatury i może działać w temperaturach do 600 stopni Celsjusza.
Głównymi surowcami magnesów ferrytowych są BAFE12O19 i SRFE12O19, które są wykonane przy użyciu technologii ceramicznej. Jest to twardy i krucha materiał z odpornością na temperaturę, niską i umiarkowaną wydajnością i jest jednym z najczęściej stosowanych magnesów stałych.
Zasada oporności w wysokiej temperaturze magnesów o wysokiej temperaturze
Powodem, dla którego magnesy odporne na wysoką temperaturę mogą utrzymywać stabilne właściwości magnetyczne w środowiskach o wysokiej temperaturze, jest ich specjalna struktura fizyczna i chemiczna. Z mikroskopijnego punktu widzenia magnetyzm magnesów pochodzi z momentów magnetycznych wytwarzanych przez spin i ruch orbity elektronów wewnątrz atomów. W normalnej temperaturze rozłożenie tych momentów magnetycznych ma określony porządek, tworząc w ten sposób makroskopowy magnetyzm.
Gdy temperatura wzrośnie, ruch termiczny atomów nasila się, co zakłóci rozmieszczenie momentów magnetycznych. W przypadku zwykłych magnesów, wraz ze wzrostem temperatury, uporządkowane rozmieszczenie momentów magnetycznych jest stopniowo niszczone, co powoduje osłabiony magnetyzm. Magnesy odporne na wysoką temperaturę zwiększają interakcję między momentami magnetycznymi poprzez specjalne preparaty materiałowe i projektowanie mikrostruktury, aby mogły one nadal utrzymywać stosunkowo stabilne układ w wysokich temperaturach.
Na przykład specyficzny układ atomowy pierwiastków ziem rzadkich samarium i kobaltu w magnesach kobaltu Samarium tworzy stabilną strukturę magnetyczną, która może odpierać zakłócenia ruchu termicznego spowodowanego wysoką temperaturą, utrzymując w ten sposób wysokie właściwości magnetyczne. Jednocześnie struktura krystaliczna magnesów o wysokiej temperaturze ma również wysoką stabilność termiczną, może wytrzymać wysokie temperatury bez oczywistych zmian fazowych, a dodatkowo zapewnia stabilność jego magnetyzmu.
Proces produkcyjny magnesów o wysokiej temperaturze
Proces produkcji magnesów o wysokiej temperaturze ma istotny wpływ na ich wydajność. Przykładając magnesy NDFEB jako przykładowe procesy produkcyjne obejmują spiekanie NDFEB i NDFEB.
Spiekanie NDFEB jest wytwarzane przez metalurgię proszkową. Najpierw surowce NDFEB są pachniane i sproszkowane, a następnie naciskane i uformowane, spiekane w wysokiej temperaturze, aby zagęścić magnes, a na koniec gotowy produkt uzyskuje się przez mechaniczne przetwarzanie i obróbkę powierzchni. Spiekanie NDFEB ma wyjątkowo wysoki produkt energetyczny i siłę przymusu, ale jego tekstura jest twarda i krucha, i jest podatna na wady, takie jak pęknięcia podczas przetwarzania.
Połączone NDFEB to magnes kompozytowy wykonany przez jednolite zmieszanie proszku NDFEB z żywicą, plastikiem lub metalem o niskiej temperaturze topnienia, a następnie dociskanie, wytłaczanie lub wtryskowe formowanie. Połączony NDFEB ma magnetyzm we wszystkich kierunkach i może być przetwarzany na cienkościenne pierścienie lub cienkie magnesy o złożonych kształtach. Ma wysoką dokładność wymiarową i może dowolnie wybrać kierunek magnetyzacji magnesu. Jednak właściwości magnetyczne związanego NDFEB są niższe niż właściwości spiekniętego NDFEB.
Proces produkcyjny magnesów kobaltowych Samarium jest stosunkowo złożony, wymagający precyzyjnej kontroli składu i proporcji surowców, a także parametrów, takich jak temperatura i czas spiekania. Podczas procesu produkcyjnego konieczne jest upewnienie się, że mikrostruktura magnesu jest jednolita i gęsta, aby osiągnąć dobre właściwości magnetyczne i oporność w wysokiej temperaturze.
Pola zastosowania magnesów o wysokiej temperaturze
Magnesy odporne na wysoką temperaturę są szeroko stosowane w wielu dziedzinach. W polu lotniczym magnesy o wysokiej temperaturze mogą być stosowane do produkcji czujników magnetycznych, urządzeń zasilających i kluczowych elementów w szybkich rotatorach i systemach sterowania samolotami. Ponieważ sprzęt lotniczy będzie musiał stawić czoła ekstremalnym środowisku, takim jak wysoka temperatura, wysokie ciśnienie i silne promieniowanie podczas pracy, stabilna wydajność magnesów o wysokiej temperaturze może zapewnić niezawodność i bezpieczeństwo sprzętu.
Pole produkcyjne samochodowe jest również ważnym rynkiem aplikacji dla magnesów odpornych na wysoką temperaturę. W produkcji komponentów, takich jak silniki samochodowe, generatory, rozruszniki i elektryczne systemy wspomagania kierownicy, magnesy odporne na wysoką temperaturę odgrywają kluczową rolę. Na przykład w silnikach samochodowych magnesy odporne na wysoką temperaturę można wykorzystać do wyprodukowania rdzenia cewek zapłonowych w celu poprawy wydajności zapłonu, a tym samym poprawy wydajności silnika.
W dziedzinie elektroniki energetycznej magnesy odporne na wysoką temperaturę są szeroko stosowane w silnikach, generatorach, transformatorach, pompach elektromagnetycznych i innych urządzeniach ze względu na ich wysoką przepuszczalność magnetyczną i niskie zużycie energii. W przemyśle petrochemicznym magnesy o wysokiej temperaturze mogą być stosowane w różnych reaktorach, separatorach, sprężarkach i innych urządzeniach, aby osiągnąć automatyczną kontrolę sprzętu i zoptymalizować proces produkcji.
W dziedzinie urządzeń medycznych magnesy o wysokiej temperaturze są często stosowane do produkcji precyzyjnych części sprzętu, takich jak rezonans magnetyczny (MRI) i rezonans magnetyczny jądrowy (NMR) w celu poprawy dokładności i stabilności sprzętu. Ponadto magnesy o wysokiej temperaturze są również stosowane w astronomii, eksploracji geologicznej, przetwarzaniu termicznym, magnetycznym rozstrzyganiu, terapii magnetycznej i innych dziedzin.
Trend rozwojowy magnesów odpornych na wysoką temperaturę
Wraz z ciągłym postępem nauki i technologii rozwój magnesów odpornych na wysoką temperaturę wykazał pewne oczywiste trendy. Jeśli chodzi o poprawę wydajności, oczekuje się, że magnesy odporne na wysoką temperaturę będą miały wyższy produkt energii magnetycznej, lepszą stabilność temperatury i silniejszą odporność na korozję w przyszłości. Poprawiając preparaty materiałowe i procesy produkcyjne, personel badawczo -rozwojowy może dodatkowo poprawić właściwości magnetyczne magnesów, aby mogły zachować stabilny magnetyzm w wyższych temperaturach.
Pod względem rozszerzenia pola aplikacji, Magnesy odporne na wysoką temperaturę mogą być stosowane w bardziej temperaturowych, wysokiej wytrzymałości i wysoce żrących środowiskach, takich jak energia jądra, eksploracja głębin i innych dziedzin. W dziedzinie energii jądrowej magnesy odporne na wysoką temperaturę mogą być stosowane w kluczowych elementach, takich jak mechanizm napędu pręta kontrolnego w reaktorach jądrowych, aby zapewnić bezpieczne i stabilne działanie reaktorów jądrowych. W dziedzinie eksploracji głębinowej magnesy odporne na wysoką temperaturę mogą być stosowane do produkcji czujników i napędzania urządzeń do detektorów głębinowych w celu dostosowania się do surowego środowiska wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury na głębokim morzu.
Jeśli chodzi o ochronę środowiska i zrównoważony rozwój, przyszła produkcja magnesów opornych na wysoką temperaturę zwróci większą uwagę na ochronę środowiska i racjonalne wykorzystanie zasobów. Personel badawczo-rozwojowy będzie zaangażowany w opracowywanie nowych przyjaznych dla środowiska materiałów i procesów produkcyjnych w celu zmniejszenia wpływu na środowisko, jednocześnie poprawiając wskaźnik wykorzystania zasobów i osiągając zrównoważony rozwój przemysłu magnesu odpornego na wysoką temperaturę.
Jako materiał magnetyczny o stabilnej wydajności w środowiskach o wysokiej temperaturze, magnesy odporne na wysokiej temperatury odgrywają niezastąpioną rolę we współczesnym przemyśle oraz naukę i technologię. Wraz z ciągłym postępem technologii wydajność magnesów opornych na wysoką temperaturę będzie nadal się poprawiać, a pole aplikacji będzie nadal się rozwijać, co wpływa na rozwój społeczeństwa ludzkiego.
