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韩国材料科学研究所开发钕含量更低的新型永磁体

来源:中国地质调查局 日期:2022-08-17 加入收藏
 
  韩国科学和信息通信部下辖的政府资助研究所——韩国材料科学研究所(KIMS)粉末材料部磁性材料系的Jung-Goo Lee博士和Tae-Hoon Kim博士领导的研究团队成功开发了节省稀土的永磁体,可以取代42M级的商用磁体,同时将昂贵的稀土材料钕(Nd)的含量降低约30%。该技术降低了高价稀土资源的用量,达到了目前业内使用的商业性能水平。

  钕是一种昂贵且不能稳定供应的材料,但其对于制造稀土永磁体是不可或缺的元素。为了开发减钕永磁体,增加了廉价元素铈(Ce)的含量,而不是减少钕含量。截至目前,随着铈含量的增加,不可避免的发生磁性能下降。研究团队致力于阐明铈含量增加导致磁性能恶化的原因及机理,并通过原子尺度微观结构控制成功解决了减稀土永磁体问题。

  研究人员发现,在制造过程中形成的不必要的磁性颗粒,是导致磁体磁性和微结构特性恶化的根本原因。他们通过阻止原子扩散来改变微观结构并改善磁性,从而抑制不必要的磁性颗粒的形成。

  研究团队将与传统工艺相比具有极快冷却速度的熔融纺丝工艺和热变形工艺分别应用于制造减稀土前驱体和最终块体磁体的过程。结果,他们通过抑制不必要的磁性颗粒的形成,成功地优化了磁体的微观结构。此外,他们能够同时提高剩余磁化强度和矫顽力两项永磁体主要特性。

  2021年,高效电机用稀土永磁体的韩国国内市场价值为每年1860亿美元,而韩国对此依赖进口。考虑到当前的问题,韩国有必要实现稀土永磁材料的国产化。当该技术实现商业化后,可用于电动汽车、无人机、电动船舶等需要高效电机的高附加值行业。

  领导该研究团队的韩国材料科学研究所高级研究人员Tae-Hoon Kim博士表示,“当该技术实现商业化时,它将同时解决韩国国内稀土永磁市场的资源问题以及材料、零件和设备问题。这仅仅是开端。随着今后研究的深入,我们将不遗余力地引领国内稀土永磁行业的发展。”

  该研究成果于2022年3月17日发表于Scripta Materialia期刊上。
 

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