Андрей Смирнов
Время чтения: ~10 мин.
Просмотров: 0

Неодимовые магниты: классификация и особенности .

ДомойКак это устроеноНеодимовый магнит. История изобретения. Где используются?

Самым сильным и самым мощным, из доступных на сегодняшний день в продаже постоянных магнитов, является неодимовый магнит. Такие магниты имеют химическую формулу Nd2Fe14В, и обладают исключительной плотностью магнитной энергии достигающей 512 кДж/м3. Если раньше самарий-кобальтовые (SmCo) магниты считались наиболее мощными из доступных в продаже, то, начиная с 1986 года, их постепенно начали заменять неодимовые магниты, значительно более экономичные по стоимости производства, хотя и с более низкой температурой Кюри.

С развитием электронной промышленности, начиная с 90-х годов и до настоящего времени, неодимовые магниты получили большую популярность повсеместно, и их замечательными свойствами многие удивлены до сих пор, ведь такой магнит может поднять груз в тысячи раз превышающий вес самого магнита.

Neodimovyiy-magnit.jpg

   Неодимовый магнит

Все началось с того, что в 1982 году японская компания Sumitomo Special Metals, работая совместно с американской General Motors над проблемой поиска альтернативы дорогим самарий-кобальтовым (SmCo) магнитам, отыскала таки соединение неодим-железо-бор, которое и было запатентовано General Motors в 1985 году. В 1986 году была открыта компания Magnequench, специализировавшаяся на выпуске неодимовых магнитов, и продававшая сырьё для их изготовления.

Позже Magnequench стала частью Molycorp, США, а Sumitomo – частью Hitachi Corporation, Япония, и теперь Hitachi обладает более чем 600 патентами, связанными с производством неодимовых магнитов методом спекания, и лицензирует многочисленные производства по всему миру.

В конце концов, Китай вышел в лидеры по производству неодимовых магнитов, ведь эта страна контролирует огромную долю мировых редкоземельных руд.

Ежегодно в Китае производят по 50000 тонн неодимовых магнитов. Между тем, в одной тонне исходной руды содержится около 700 кг железа, а неодима — максимум 450 грамм.

Neodimovyiy-magnit-1.jpg

   Неодим

Для изготовления неодимовых магнитов применяют порошковую технологию, позволяющую получать магниты трех типов: прессованные магниты, литые магнитопласты, и спеченные магнитопласты.

Перед изготовлением магнитов выплавляют магнитный материал, для этого исходные элементы (железо, неодим, бор) сплавляют в индукционной печи, затем дробят полученный сплав, получая порошок для дальнейших этапов технологического процесса, для работы уже с порошком.

Neodimovyiy-magnit.png

   Характеристики магнитов

В зависимости от микроструктуры исходных элементов, магнитные свойства конечного продукта могут в некоторой степени различаться. Зачастую применяют непосредственно соединение Nd2Fe14В. Именно его структура и дает максимальную магнитокристаллическую, одноосную анизотропию. Но возможны и более сложные химические реакции.

Спеченные магнитопласты

Получаются путем прессования порошка неодима-железа-бора, его спекания в инертной или вакуумной среде, и последующей шлифовки на станке до получения нужной формы. Во время прессования порошка, на него действует магнитное поле нужной интенсивности и направления, которое и задает намагниченность.

Литые магнитопласты

Получаются с применением полимеров, которые смешиваются с неодим-железо-бор порошком, а потом выдавливаются в форму, и здесь есть возможность получать любые формы, однако энергия продукта ограничена значением в 5 МГсЭ.

Прессованные магнитопласты

Получаются следующим образом, исходный порошок неодим-железо-бор смешивают с полимером, затем прессуют в форму, нагревают и намагничивают. Дополнительной обработки не требуется, а энергия прессованных магнитопластов ограничена значением в 10 МГсЭ.

</span></p>

Отличительные свойства и технические характеристики

Итак, неодимовые магниты обладают следующими отличительными свойствами:

  • За 10 лет теряют лишь 1% намагниченности
  • Доступны любые размеры и формы
  • Низкая температура Кюри (см. таблицу выше)
  • Высокая устойчивость к коррозии
  • Максимальная остаточная намагниченность
  • Максимальная коэрцитивная сила
  • Максимальная удельная магнитная энергия

Неодимовые магниты маркируются следующим образом, это так называемые классы неодимовых магнитов:

  • N35-N52
  • 33M-48M
  • 30H-45H
  • 30SH-42SH
  • 30UH-35UH
  • 28EH-35EH

Здесь номер обозначает магнитную энергию, выраженную в МГсЭ ( МегаГаусс-Эрстед ), а буква (марка) – допустимый температурный диапазон:

  • N (Normal) – до 80 градусов Цельсия
  • M (Medium) –до 100 градусов Цельсия
  • H (High) – до 120 градусов Цельсия
  • SH (Super High) – до 150 градусов Цельсия
  • UH (Ultra High) – до 180 градусов Цельсия
  • EH (Extra High) – до 200 градусов Цельсия
   Неодимовый магнит в приводах жестких дисков

Обычно, продавец всегда готов предоставить исчерпывающую информацию о технических характеристиках предлагаемых им неодимовых магнитов.

Сфера применения неодимовых магнитов

Неодимовые магниты почти полностью вытеснили ферритовые магниты во многих сферах применения, включая промышленность, поскольку они намного сильнее, и при этом являются более компактными.Так, неодимовые магниты нашли следующие применения:

  • в приводах головок жестких дисков компьютеров
  • в составе стирающих головок недорогой аппаратуры
  • в магитно-резонансной томографии (МРТ)
  • в магнитных звукоснимателях гитар
  • в электронных сигаретах
  • в дверных замках
  • в громкоговорителях и наушниках
  • в магнитных подшипниках
  • в спектрометрах ЯМР
  • в электродвигателях
  • в аккумуляторных инструментах
  • в серводвигателях
  • в подъемных и компрессорных двигателях
  • в шаговых двигателях
  • в электрических усилителях руля
  • на гибридном и на электрическом транспорте
  • в генераторах и турбинах (турбины прямого привода требуют 600 кг магнитов на мегаватт мощности, а 31% этой массы — неодим)
   Игрушка из неодимовых магнитов

Кроме этого, неодимовые магниты с их уникальными магнитными свойствами вдохновили создателей игрушек и украшений. Всем известны магнитные наборы неокуб, и другие; различные конструкторы, разнообразные декоративные застежки и прочее.

Таким образом, неодимовые магниты способны далеко не только на решение сложных производственных задач, но и на простые, удобные решения.

В последнее время, мощные магниты начали активно рекламироваться для использования в незаконных действиях. Реклама призывает покупать магниты, с помощью которых можно пользоваться электроэнергией, теплом и газом без учета потребленных ресурсов соответствующими счетчиками.Безучетное использование таких ресурсов незаконно, согласно кодексу об административных правонарушениях.

Смотрите также по теме:

   Магнитный двигатель на постоянных магнитах. Двигатель Минато.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Редкоземельный магнит соленоидногомалоинерционного двигателя, имеющий форму дуги, перемещает блок головок жёсткого дискаНеокуб из шарообразных неодимовых магнитовПлоская фигура, составленная из шарообразных неодимовых магнитовМагнитная левитация пластинки диамагнетика над 4 кубическими неодимовыми магнитамиИгрушка-конструктор из неодимовых шарообразных и цилиндрических магнитов

Неоди́мовый магни́т — мощный постоянный магнит, состоящий из сплава редкоземельного элемента неодима, бора и железа. Кристаллическая структура имеет тетрагональную форму и представлена формулой Nd2Fe14B. Известен своей мощностью притяжения и высокой стойкостью к размагничиванию. Имеет металлический блеск, обусловленный покрытием (на изломе — серый), очень востребован и применяется в разных областях промышленности, медицины, в быту и электронике.

История

В 1983 годуGeneral Motors, [[Sumitomo Corporation создали соединение неодим-железо-бор. Мощные редкоземельные магниты, имея крошечные размеры и колоссальную магнитную индукцию, стали с тех пор наиболее эффективным материалом для магнитоизлучателей.

Неодимовые магниты производят двумя способами: порошок, состоящий из смеси металлов, запекается в специальной печи под давлением при температуре 1200 °С, либо впрыскивается в расплавленный полимер и затем формуется.

Главная их проблема — цена, стремительно скакнувшая вверх с 2009 года. Поскольку 95 % редкоземельных металлов добывается в Китае, и они требуются, помимо прочего, для внутренней автомобильной промышленности, то эта страна ввела квоты на экспорт. За 2011 год в связи с этим неодим подорожал в 5 раз. В 2017 году неодим на биржах вырос в цене примерно на 50 %.

Использование

Неодимовым магнитом можно поднимать грузы от 1000 кг и более смотря на его свойства и класс . Поисковым магнитом на неодимовой основе часто вылавливают из реки металлолом.

Очень часто неодимовые магниты применяются в изготовлении динамиковнаушников, колонок (в основном ВЧ-головки), радио, мобильных телефонов, смартфонов, планшетов и т. п. для большей громкости динамика.

Неодимовые магниты используются в производстве жёстких дисков для компьютеров; обычно такие магниты имеют форму дуги. Используются в системе фокусировки лазера в DVD-приводах, в форме небольшого куба.

Компании, которые строят генераторы с магнитным возбуждением, в основном используют именно их, поскольку мощность генератора напрямую зависит от силы используемого магнита.

Производители масляных фильтров применяют неодимовые магниты для задержания металлической стружки из нефтепродуктов.

Устройства металлодетекторов также содержат эти магниты.

В медицине неодимовые магниты используются в аппаратах для магнитно-резонансной томографии.

Стойкость

Неодимовые магниты теряют 0.1—2 % своей намагниченности за 10 лет.

Неодимовые магниты подвержены коррозии, поэтому часто покрыты никелем. Они не любят нагрев даже больше, чем альнико. Марка N выдерживает до 80 °С, марка M — до 100 °С, марка EH — до 200 °С. Удары и деформации могут ослабить магнит.

Также, в маркировке магнитов кроме буквы имеется и цифра класса магнита (к примеру N52), которая означает магнитную энергию и часто обозначается в мегаГаусс-Эрстедах (1 мегаГаусс-Эрстед ≈ 8 килоДжоуль/м3 ≈ 0,8 кгс).

См. также

Примечания

Литература

  • Спеддинг Ф. Х., Даан А. Х. Редкоземельные металлы. — М.: Металлургия, 1965.

Эта страница в последний раз была отредактирована 24 марта 2020 в 14:23.

Неодимовый магнит является самым мощным и постоянным магнитом, в состав которого входит редкоземельный неодим, бор и железо. Какого полное определение магнита и основные преимущества, в чем заключается его сила и каков принцип действия? Об этом далее.

Что это такое

Неодимовым магнитом является магнитный элемент, который состоит из неодимового редкоземельного борного и железного материала. Обладает кристаллической структурой, тетрагональной формой и формулой Nd2Fe14B.

Картинка-1.-Неодимовый-магнит-как-самый-распространенный-вид.jpgНеодимовый магнит как самый распространенный вид

Впервые был создан организацией General Motors в 1982 году. Является самым сильным постоянным магнитным элементом, величина мощности которого в несколько раз больше обычного. Оснащен большой магнитной индукцией в 12 400 гаусс.

Обратите внимание! Это хрупкий сплав, имеющий формулу NdFeB, а также жесткий никелированный защитный слой и соответствующий класс. Пользуется большой популярностью и выпускается в разной форме.

Картинка-2.-Полное-определение-материала.pngПолное определение материала

Преимущества

Самый распространенный неодимовый магнит — тот, который имеет сплав железного оксида, обладающий хорошей термостойкостью, высокой магнитной проницаемостью и низкой себестоимостью. Оснащен цветовой маркировкой, высокой коэрцитивной силой, мощным магнитным полем, удерживающим предметы на весу, компактным размером, малым весом, доступностью и широкой областью применения. Имеет большой срок службы.

Если обычный магнит работает на протяжении 10 лет и может размагничиваться, то неодимовый через 100 лет не утрачивает свои свойства. Еще одно преимущество заключается в форме. Подобное изделие обладает формой подковы. Она дает большой срок службы прибору. Что касается стоимости, это — дорогие изделия, однако стоимость оправдывается с помощью превосходных эксплуатационных качеств и безупречной надежности.

Картинка-3.-Долговечность-работы-как-одно-из-преимуществ.jpgДолговечность работы как одно из преимуществ

Сила

Стоит указать, что сила, заключенная в неодимовых магнитах, еще одно их преимущество. Она высокая и найти конкурентную ей нереально. Это рекордный вид показателя, повышение которого невозможно. Сила образуется при изготовлении. Намагничивание происходит после формирование сплава. Благодаря существующим технологиям намагничивается сплав таким образом, что магнит имеет невероятно высокую мощность и этот показатель достигает рекорда.

Обратите внимание! Мощность — относительное обывательское понятие. Сила стабильная, но измеряется она при помощи приборов. При этом показания зависят от того, какая толщина у поверхности и чистота. Некоторое влияние способен оказывать угол отрыва.

Картинка-4.-Сила-как-одно-из-преимуществ.jpgСила как одно из преимуществ

Срок службы

Срок работы оборудование, если будет надлежащее использование, равен 30 лет. Из-за неосторожного обращения, прибор может быть испорчен. Дело в отсутствии гибкости, а также в ломкости и потрескивании в момент большой нагрузки. Из-за падения, удара или снижения сцепных свойств снижается срок службы оборудования. По этой причине необходимо избежание падений с использованием соприкасающихся в движениях деталей.

Еще одним крайне важным моментом является безвозвратная потеря магнитных свойств из-за нагревания. Поэтому шлифовка с резкой или сверлением снижает цепную силу и может возгораться сплав. Если же хранение с эксплуатацией организовано правильно, то намагниченность сохраняется на протяжении 10 лет.

Картинка-5.-Продолжительный-срок-службы.jpgПродолжительный срок службы

Конструкция

Отвечая на вопрос, из чего сделан неодимовый магнит, можно указать, что это редкоземельный элемент, который содержит атом с лантанидом или актинидом. В классическом составе может еще находится присадка. Она используется, чтобы увеличить силу с выносливостью и стойкостью к большим температурам. Бор используется в малом количестве, железо — связующий элемент. Благодаря такому составу получается большая сцепная сила. При соединении нескольких ферритовых колец, можно руками разъединить их. Что же касается неодимовых магнитов, этого сделать нельзя.

Картинка-6.-Состав-магнитного-материала.jpgСостав магнитного материала

Как намагничивают неодимовые магниты

Намагничивание неодимовых магнитов происходит путем взаимодействия ионового брома, железа и неодима мощного магнитного поля. Благодаря подобным действиям получается элемент, который имеет высокую коэрцитивную силу и высокую мощность сцепления. Также он обладает крайне продолжительным сроком службы в быту.

Картинка-7.-Намагничивание-неодимовых-материалов.jpgНамагничивание неодимовых материалов

Принцип работы

Работает неодимовый магнит очень просто. В случае соединения двух магнитных элементов и совпадения полюсов по направлению, магнитная сила двух полей будет усилена. В итоге получится общее сильное магнитное поле. При обратном расположении намагниченных элементов, получится угнетение магнитного поля.

Картинка-8.-Принцип-работы-1.jpgПринцип работы

Как использовать

Неодимовый магнитный элемент самый сильный, превышающий аналоги, которые основаны на редкоземельном металле. Помимо этого, неодим способен значительно надолго сохранять намагниченную структуру. Использовать подобное оборудование можно в разных сферах. К примеру, его применяют при изготовлении накладных наушников с ветрогенераторами, мотор-колесами и скутерами.

Обратите внимание! Магниты активно используются в промышленной, бытовой, медицинской сфере. Также их применяют, чтобы проводить поисковые работы металлоискателем. Нередко их можно найти в сантехнике или сувенирах.

Из конкретных примеров можно назвать применение магнита при разработке медицинских приборов, магнитной обработки воды, создании масловых и технологичных фильтров, формировании исполнительных механизмов с высокочувствительными датчиками. Кроме того, они нужны, чтобы производилась одежда с чехлом и обувью, создавались рекламные, информационные и навигационные материалы.

Картинка-9.-Сфера-применения-материала.jpgСфера применения материала

В целом, неодим — самый мощный постоянный магнитный материал, который обладает высокой стойкостью к размагничиванию, мощностью притяжения и металлическим внешним видом. Имеет большой срок службы, состоит из бора, железа и металла лантаноидной группы.

Используемые источники:

  • https://powercoup.by/kak-eto-ustroeno/neodimovyiy-magnit
  • https://wiki2.org/ru/неодимовый_магнит
  • https://rusenergetics.ru/polezno-znat/neodimovykh-magnitakh

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации