U mnogim poljima kao što su zrakoplovna, automobilska proizvodnja i elektronika, visoke temperaturne okruženja predstavljaju ozbiljne izazove performansama magneta. Tradicionalni magneti skloni su magnetskom prigušivanju ili čak demagnetizaciji na visokim temperaturama, a pojava magneta otpornih na visoke temperature pruža ključnu potporu razvoju ovih polja.
Magneti otporni na visoku temperaturu uglavnom uključuju NDFEB magnete, SMCO magnete, magnete Alnico i feritne magnete. Različite vrste magneta otpornih na visoke temperature imaju svoje jedinstvene karakteristike.
NDFEB magneti jedan su od češćih i visokih performansi magneta otpornih na visoku temperaturu na tržištu. Ima izuzetno visoka magnetska svojstva, a njegov BHMAX je više od 10 puta veći od onog ferita. U pogledu radne temperature, NDFEB magneti visokih performansi mogu raditi na temperaturama do 200 Celzijevih stupnjeva, a neki posebno dizajnirani NDFEB magneti mogu čak održavati magnetizam u visokim temperaturnim okruženjima iznad 400 Celzijevih stupnjeva. Međutim, NDFEB magneti su kemijski aktivni, a kako bi se spriječila korozija, obično zahtijevaju površinske tretmane kao što su cink, nikl, zlato i epoksi.
Samarium kobaltni magneti mogu se podijeliti na SMCO5 i SM2CO17 prema njihovom sastavu. Kao rijetki trajni magnet, on ne samo da ima proizvod visoke magnetske energije (14-28mGoe), već ima i pouzdanu prisilnu silu i dobre temperaturne karakteristike. Samarijski kobaltni magneti mogu održavati svoju magnetsku silu nepromijenjenu u okruženjima s visokim temperaturama, mogu izdržati radno okruženje s visokim temperaturama daleko iznad 500 ℃ -600 ℃, a imaju visoku Curie temperaturu, što im omogućuje da stabilno igraju magnetsku ulogu u visokim temperaturnim okruženjima.
Alnico magneti su legure sastavljene od aluminija, nikla, kobalta, željeza i drugih metala u tragovima, a mogu se izraditi u različitim veličinama i oblicima kroz postupak lijevanja. Ima dobru obradivost, a trajni magneti lijevanja Alnico imaju najmanji reverzibilni koeficijent temperature i mogu raditi na temperaturama do 600 Celzijevih stupnjeva.
Glavne sirovine feritnih magneta su BAVE12O19 i SRFE12O19, koji se izrađuju pomoću keramičke tehnologije. To je tvrd i krhki materijal s temperaturnim otporom, niskim troškovima i umjerenim performansama, a jedan je od najčešće korištenih trajnih magneta.
Načelo visoke temperaturne otpornosti magneta otpornih na visoku temperaturu
Razlog zbog kojeg magneti otporni na visoku temperaturu mogu održavati stabilna magnetska svojstva u visokim temperaturnim okruženjima je posljedica njihove posebne fizičke i kemijske strukture. S mikroskopskog stajališta, magnetizam magneta dolazi iz magnetskih trenutaka koji su stvoreni spin i orbitalnim gibanjem elektrona unutar atoma. Pri normalnoj temperaturi raspored ovih magnetskih trenutaka ima određeni red, formirajući makroskopski magnetizam.
Kad se temperatura raste, toplinsko gibanje atoma pojačava se, što će ometati raspored magnetskih trenutaka. Za obične magnete, kako temperatura raste, uredno raspored magnetskih trenutaka postupno se uništava, što rezultira oslabljenim magnetizmom. Magneti otporni na visoku temperaturu pojačavaju interakciju između magnetskih trenutaka kroz posebne formulacije materijala i mikrostrukturu, tako da i dalje mogu održavati relativno stabilan raspored na visokim temperaturama.
Na primjer, specifični atomski raspored elemenata rijetkih zemalja Samarium i kobalt u samarijskim kobaltnim magnetima tvori stabilnu magnetsku strukturu koja može odoljeti smetnji toplinskog gibanja uzrokovane visokom temperaturom, održavajući na taj način visoka magnetska svojstva. Istodobno, kristalna struktura magneta otpornih na visoku temperaturu također ima visoku toplinsku stabilnost, može izdržati visoke temperature bez očiglednih promjena u fazi i dodatno osigurava stabilnost njegovog magnetizma.
Proces proizvodnje magneta otpornih na visoke temperature
Proces proizvodnje magneta otpornih na visoku temperaturu ima važan utjecaj na njihove performanse. Uzimajući NDFEB magnete kao primjer, uobičajeni proizvodni procesi uključuju sinterirani NDFEB i vezani NDFEB.
Sinterizirani NDFEB izrađuje metalurgiju praha. Prvo, sirovine NDFEB -a su topljene i praškaste, zatim prešane i formirane, sinterirane na visokoj temperaturi kako bi se zgusnulo magnet, a na kraju se gotov proizvod dobiva mehaničkom obradom i površinskim obradom. Sinterirani NDFEB ima izuzetno visoku magnetsku energetsku energiju i prisilnu silu, ali njegova je tekstura tvrda i krhka, a sklona je oštećenjima poput pukotina tijekom obrade.
Vezani NDFEB je kompozitni magnet napravljen jednoličnim miješanjem NDFEB praha sa smolom, plastičnom ili niskom talicom metala, a zatim prešanjem, ekstrudiranjem ili ubrizgavanjem oblikovanja. Vezani NDFEB ima magnetizam u svim smjerovima i može se obraditi u tanko zidove ili tanke magnete sa složenim oblicima. Ima visoku dimenzionalnu točnost i može proizvoljno odabrati smjer magnetizacije magneta. Međutim, magnetska svojstva vezanog NDFEB -a su niža od onih sinteriranih NDFEB -a.
Proces proizvodnje samarijskih kobaltnih magneta relativno je složen, što zahtijeva preciznu kontrolu sastava i udjela sirovina, kao i parametara poput temperature i vremena sinteriranja. Tijekom proizvodnog procesa potrebno je osigurati da je mikrostruktura magneta ujednačena i gusta za postizanje dobrih magnetskih svojstava i visoke temperaturne otpornosti.
Primjena polja magneta otpornih na visoke temperature
Magneti otporni na visoku temperaturu široko se koriste u mnogim poljima. U zrakoplovnom polju magneti s visokim temperaturama mogu se koristiti za proizvodnju magnetskih senzora, opreme za napajanje i ključnih komponenti u brzim rotatorima i upravljačkim sustavima zrakoplova. Budući da će se zrakoplovna oprema suočiti s ekstremnim okruženjima poput visoke temperature, visokog tlaka i snažnog zračenja tijekom rada, stabilne performanse magneta otpornih na visoke temperature mogu osigurati pouzdanost i sigurnost opreme.
Automobilsko proizvodno polje također je važno tržište aplikacija za magnete otporne na visoke temperature. U proizvodnji komponenti kao što su automobilski motori, generatori, starteri i električni sustavi servo upravljača, magneti otporni na visoku temperaturu igraju ključnu ulogu. Na primjer, u automobilskim motorima magneti otporni na visoku temperaturu mogu se koristiti za izradu jezgre zavojnica paljenja kako bi se poboljšala učinkovitost paljenja i na taj način poboljšala performanse motora.
U području elektronike napajanja magneti otporni na visoku temperaturu široko se koriste u motorima, generatorima, transformatorima, elektromagnetskim pumpama i drugoj opremi zbog njihove velike magnetske propusnosti i male potrošnje energije. U petrokemijskoj industriji magneti s visokim temperaturama mogu se koristiti u različitim reaktorima, separatorima, kompresorima i drugoj opremi kako bi se postigla automatska kontrola opreme i optimizirala proces proizvodnje.
U području medicinskih uređaja, magneti s visokim temperaturama često se koriste za proizvodnju preciznih dijelova opreme kao što su snimanje magnetskom rezonancom (MRI) i nuklearna magnetska rezonanca (NMR) za poboljšanje točnosti i stabilnosti opreme. Pored toga, magneti s visokim temperaturama koriste se i u astronomiji, geološkom istraživanju, toplinskoj obradi, magnetskom descaliranju, magnetskoj terapiji i drugim poljima.
Razvojni trend magneta otpornih na visoke temperature
Uz kontinuirani napredak znanosti i tehnologije, razvoj magneta otpornih na visoke temperature pokazao je neke očite trendove. U smislu poboljšanja performansi, očekuje se da će magneti otporni na visoke temperature imati veći proizvod magnetske energije, bolju temperaturnu stabilnost i jaču otpornost na koroziju u budućnosti. Poboljšanjem materijalnih formulacija i proizvodnih procesa, osoblje istraživanja i razvoja može dodatno poboljšati magnetska svojstva magneta kako bi mogli održavati stabilan magnetizam na višim temperaturama.
U smislu širenja polja prijave, magneti otporni na visoke temperature Može se koristiti u visokotemperaturnim, visokim čvrstoći i visoko korozivnim okruženjima, poput nuklearne energije, istraživanja dubokog mora i drugih polja. U području nuklearne energije magneti otporni na visoke temperature mogu se koristiti u ključnim komponentama kao što je mehanizam pogona upravljačkih šipki nuklearnih reaktora kako bi se osigurao siguran i stabilan rad nuklearnih reaktora. U području istraživanja dubokog mora, magneti otporni na visoke temperature mogu se koristiti za izradu senzora i pokretanje uređaja za detektore dubokih mora kako bi se prilagodili oštrom okruženju visokog tlaka i visoke temperature u dubokom moru.
U smislu zaštite okoliša i održivog razvoja, buduća proizvodnja magneta otpornih na visoke temperature posvetit će više pozornosti zaštiti okoliša i racionalnoj upotrebi resursa. Osoblje za istraživanje i razvoj bit će posvećeno razvoju novih ekološki prihvatljivih materijala i proizvodnih procesa kako bi se smanjio utjecaj na okoliš, istovremeno poboljšavajući stopu korištenja resursa i postizanje održivog razvoja visokotemperaturne industrije magneta.
Kao magnetski materijal sa stabilnim performansama u okruženjima s visokim temperaturama, magneti otporni na visoke temperature igraju nezamjenjivu ulogu u modernoj industriji i znanosti i tehnologiji. S kontinuiranim napredovanjem tehnologije, performanse magneta otpornih na visokotemperaturu nastavit će se poboljšati, a polje aplikacije nastavit će se širiti, dajući veći doprinos razvoju ljudskog društva.
