Разработан магнит, который снижает использование редкоземельных элементов почти на треть
Исследовательская группа под руководством доктора Юнг-Гу Ли и доктора Тэ-Хун Ким из отдела магнитных материалов отдела порошковых материалов Корейского института материаловедения (KIMS), финансируемого государством исследовательского института при Министерстве Науке и информационно-коммуникационным технологиям удалось разработать постоянные магниты, сохраняющие редкоземельные элементы, которые могут заменить коммерческие магниты класса 42M, сократив при этом количество неодима (Nd), дорогого редкоземельного материала, примерно на 30%. Технология достигла коммерческого уровня производительности, используемого в настоящее время в отрасли, даже несмотря на то, что количество дорогостоящих редкоземельных ресурсов сократилось.
Изображения HAADF-STEM и схематические иллюстрации обычных магнитов и недавно разработанных магнитов. Предоставлено: Корейский институт материаловедения (KIMS).
Неодим — дорогой и нестабильно поставляемый материал, но он необходим для производства постоянных магнитов из редкоземельных металлов. Чтобы разработать постоянный магнит с уменьшенным содержанием Nd, было увеличено содержание церия (Ce), недорогого элемента, вместо снижения содержания Nd. До сих пор при повышенном содержании Се ухудшение магнитных свойств было неизбежным. Исследовательская группа сосредоточилась на выяснении причины и механизма ухудшения магнитных свойств, вызванного повышенным содержанием Се, и успешно решила проблему постоянных магнитов с пониженным содержанием редкоземельных элементов, контролируя микроструктуру атомного масштаба .
Исследователи обнаружили, что в процессе производства образовывались ненужные магнитные частицы, что является основной причиной ухудшения магнитных и микроструктурных свойств магнитов. Они изменили микроструктуру и улучшили магнитные свойства, предотвратив диффузию атомов, чтобы подавить образование ненужных магнитных частиц.
Исследовательская группа применила метод формования из расплава и метод горячей деформации, которые имеют очень высокую скорость охлаждения по сравнению с обычным процессом, к процессу изготовления прекурсоров с уменьшенным содержанием редкоземельных элементов и конечных объемных магнитов соответственно. В результате им удалось оптимизировать микроструктуру магнитов за счет подавления образования ненужных магнитных частиц. Кроме того, им удалось одновременно улучшить остаточную намагниченность и коэрцитивную силу, являющиеся основными свойствами постоянных магнитов.
Свойства разработанных магнитов достигли самого высокого мирового уровня. Предоставлено: Корейский институт материаловедения (KIMS).
Внутренний рынок редкоземельных постоянных магнитов для высокоэффективных двигателей в 2021 году оценивался в 186 миллиардов долларов в год, и Корея зависит от импорта этого материала. Принимая во внимание текущие проблемы, такие как вепонизация редкоземельных ресурсов Китаем, экспортные ограничения Японии на магнитные материалы и глобальный углеродный нейтралитет, локализация редкоземельных материалов для постоянных магнитов необходима для Кореи. Когда эта технология будет коммерциализирована, ее можно будет использовать в отраслях с высокой добавленной стоимостью, таких как электромобили, дроны, летающие автомобили и электрические корабли, для которых требуются высокоэффективные двигатели.
Доктор Тэ-Хун Ким, старший научный сотрудник KIMS, возглавлявший исследовательскую группу, сказал: «Когда технология будет коммерциализирована, она одновременно решит проблемы с ресурсами и материалами, деталями и оборудованием в отечественном постоянном производстве редкоземельных металлов. рынки магнитов. Это только начало. С дальнейшими исследованиями в будущем мы не пожалеем усилий, чтобы возглавить развитие отечественной индустрии постоянных магнитов из редкоземельных элементов».
Результаты исследования были опубликованы в Scripta Materialia 17 марта.
