Udvikling af ny magnet, der reducerer brugen af ​​sjældne jordarters grundstoffer med 30 %

Et forskerhold ledet af Dr. Jung-Goo Lee og Dr. Tae-Hoon Kim fra afdelingen for magnetiske materialer i afdelingen for pulvermaterialer ved Korea Institute of Materials Science (KIMS), et regeringsfinansieret forskningsinstitut under Ministeriet for Videnskab og IKT lykkedes med at udvikle sjældne jordarters permanente magneter, der kan erstatte de 42M-graderede kommercielle magneter og samtidig reducere mængden af ​​neodym (Nd), et dyrt sjældent jordart materiale, med omkring 30 %. Teknologien opnåede det kommercielle niveau af ydeevne, der i øjeblikket anvendes i industrien, selvom mængden af ​​dyre ressourcer af sjældne jordarter er reduceret.

Neodymium er et dyrt og ustabilt leveret materiale, men det er afgørende for fremstilling af sjældne jordarters permanente magneter. For at udvikle en Nd-reduceret permanent magnet blev indholdet af cerium (Ce), et billigt grundstof, øget i stedet for at reducere indholdet af Nd. Indtil nu, med det øgede indhold af Ce, var forringelse af de magnetiske egenskaber uundgåelig. Forskerholdet fokuserede på at afklare årsagen til og mekanismen for forringelsen af ​​de magnetiske egenskaber forårsaget af det øgede Ce-indhold, og de løste med succes problemet med sjældne jordarters permanente magneter ved at kontrollere mikrostrukturen på atomare skala.

Forskerne opdagede, at unødvendige magnetiske partikler blev dannet under fremstillingsprocessen, den underliggende årsag til forringelsen af ​​magneternes magnetiske og mikrostrukturelle egenskaber. De modificerede mikrostrukturen og forbedrede de magnetiske egenskaber ved at forhindre diffusion af atomer, så dannelsen af ​​unødvendige magnetiske partikler undertrykkes.

Forskerholdet anvendte smeltespinningsmetoden og varmdeformationsmetoden, som har meget hurtige afkølingshastigheder sammenlignet med den konventionelle proces, til processen med fremstilling af henholdsvis sjældne jordart-reducerede forstadier og endelige bulkmagneter. Som følge heraf lykkedes det dem at optimere magneternes mikrostruktur ved at undertrykke dannelsen af ​​unødvendige magnetiske partikler. Derudover var de i stand til samtidig at forbedre den resterende magnetisering og tvangskraft, som er de vigtigste egenskaber ved permanente magneter.

Hjemmemarkedet for sjældne jordarters permanente magneter til højeffektive motorer var værd 186 milliarder dollars om året i 2021, og Korea er afhængig af import af materialet. I betragtning af aktuelle problemer såsom Kinas våbengørelse af sjældne jordarters ressourcer, Japans eksportrestriktioner på magnetiske materialer og global kulstofneutralitet, er lokalisering af sjældne jordarters permanentmagnetmaterialer nødvendig for Korea. Når denne teknologi kommercialiseres, kan den bruges i industrier med høj værditilvækst, såsom elektriske køretøjer, droner, flyvende biler og elektriske skibe, der kræver højeffektive motorer.

Dr. Tae-Hoon Kim, en seniorforsker ved KIMS, der ledede forskerholdet, sagde:"Når teknologien kommercialiseres, vil den samtidig løse ressourceproblemerne og problemerne med materialer, dele og udstyr i den indenlandske permanente sjældne jordart. magnetmarkeder. Dette er kun begyndelsen. Med yderligere forskning i fremtiden vil vi ikke spare nogen anstrengelser for at lede udviklingen af ​​den indenlandske, sjældne jordarters permanentmagnetindustri."

Forskningsresultaterne blev offentliggjort i Scripta Materialia den 17. marts. + Udforsk yderligere

Håber på en ny permanent magnet, der er billig og bæredygtig