Pengenalan Singkat Proses Difusi Batas Butir

Kepraktisan magnet permanen dapat dinilai dari kestabilan remanensinyaBr, koersivitas intrinsikHcj, dan produk energi maksimum(BH)maksdalam kondisi eksternal. Magnet dengan lebih tinggiBrdapat menawarkan kekuatan medan magnet yang lebih kuat, maka lebih tinggiHcjdapat memberikan kemampuan anti-interferensi yang jauh lebih baik. Nilai(BH)maksmenggambarkan kemampuan magnet permanen dalam memberikan energi magnetostatik. Hal ini dapat dilihat dari gambar di bawah,(BH)maksmagnet dapat memasok kekuatan medan magnet yang sama dengan konsumsi yang lebih sedikit, maka sejarah perkembangan magnet permanen pada dasarnya adalah proses mengejar kinerja yang lebih tinggi.

Sebagian besar unsur tanah jarang dapat membentuk RE₂Fe₁₄Senyawa B dengan Fe dan B, dan Nd₂Fe₁₄Senyawa B mempunyai magnetisasi saturasi tertinggi dan medan anisotropi magnetokristalin fungsional di antara senyawa RE ini.₂Fe₁₄Senyawa B. Selain itu, volume cadangan Neodymium di kerak Bumi relatif melimpah yang dapat menjaga stabilitas rantai pasokan dan keunggulan biaya.

Banyak pengamatan mikrostruktur menunjukkan bahwa ada enam fase yang ada di magnet Neodymium yang disinter, yaitu Nd₂Fe₁₄Fase utama B dan fase kaya Nd adalah yang paling dikenal karena pengaruhnya terhadap kinerja magnetik.₂Fe₁₄Fase utama B adalah satu-satunya fase magnetik keras dalam magnet sinter dan fraksi volumenya menentukanBrDan(BH)maksdari paduan Nd-Fe-B. Fase kaya Nd memainkan peran kunci dalam pengerasan magnetik magnet Neodymium yang disinter. Komposisi, struktur, distribusi, dan morfologinya sangat sensitif terhadap kondisi proses. Fase kaya Nd lebih disukai dalam bentuk struktur berlapis dan terdistribusi terus-menerus di area batas butir.

Peningkatan Koersivitas Magnet Neodymium Sinter

Generator tenaga angin, kendaraan energi baru, peralatan rumah tangga hemat energi, dan terminal pintar seluler terbaru semuanya memerlukan magnet Neodymium yang disinter tidak hanya memiliki(BH)maks, tetapi juga memiliki keunggulanHcjIni selalu menjadi masalah utama untuk ditingkatkanHcjsambil tetap mempertahankan tingginyaBrDan(BH)maks.

Koersivitas intrinsik magnet Neodymium yang disinter terutama dipengaruhi oleh mikrostruktur dan komposisi. Optimalisasi mikrostruktur difokuskan pada penyempurnaan butiran dan meningkatkan distribusi fase kaya Nd. Komposisi dapat dioptimalkan melalui penambahan elemen lain untuk meningkatkan medan anisotropi magnetokristalin dari butiran fase utama. Terdapat hubungan positif antara koersivitas magnet Neodymium yang disinter dan medan anisotropi magnetokristalin dari butiran fase utama. Artinya, semakin tinggi medan anisotropi magnetokristalin dari butiran fase utama, semakin tinggi pula koersivitas magnet Neodymium yang disinter._Adari Dy₂Fe₁₄B dan Tb₂Fe₁₄B jauh lebih tinggi dari Nd₂Fe₁₄B, kemudian menambahkan sejumlah kecil unsur Dy atau Tb untuk menggantikan atom Nd dalam kisi fase utama akan membentuk (Nd, Dy)₂Fe₁₄B atau (Nd, Tb)₂Fe₁₄B dengan H lebih tinggi_Ayang secara efektif dapat meningkatkan koersivitas intrinsik. Metode penambahan yang sering digunakan meliputi proses paduan tradisional, proses modifikasi batas butir, dan proses difusi batas butir.

Proses Paduan

Proses paduan mengacu pada penambahan proporsi tertentu HREE Dy atau Tb ke bahan baku magnet Neodymium yang disinter, maka semua elemen menunjukkan homogenisasi komposisi melalui proses peleburan. Mekanisme koersivitas magnet Neodymium yang disinter menunjukkan bahwa domain magnetik terbalik cenderung berinti di area batas fase utama, dan distribusi HREE yang seragam akan mengakibatkan pemborosan sumber daya dan peningkatan biaya. Di atas segalanya, kopling antiferomagnetik antara atom Fe dan atom Dy akan menghasilkan efek pengenceran magnetik yang serius dan secara substansial memburukBrDan(BH)maks.

Proses Modifikasi Batas Butir

Untuk meningkatkan rasio pemanfaatan HREE dan menghindari efek pengenceran magnetik, diusulkan proses modifikasi batas butir. Pertama, proses modifikasi batas butir memproduksi Nd₂Fe₁₄Paduan utama B dan paduan tambahan yang kaya HREE, kemudian ditekan dan disinter setelah mencampur dua paduan sesuai dengan proporsi tertentu. Dy dan Tb akan berdifusi ke butiran fase utama dari batas butiran selama proses sintering, sehingga terbentuk (Nd, Dy)₂Fe₁₄B atau (Nd, Tb)₂Fe₁₄Lapisan pengerasan magnetik B pada area batas fase utama dan dengan demikian mengurangi nukleasi domain magnetik terbalik. Bahkan proses modifikasi batas butir telah meningkatkan rasio pemanfaatan atau HREE, HREE masih pasti ada di bagian dalam butir fase utama dan menimbulkan efek pengenceran magnetik. Proses modifikasi batas butir memiliki signifikansi yang mencerahkan pada proses difusi batas butir berikutnya.

Proses Difusi Batas Butir

Proses difusi batas butir dimulai dengan memasukkan lapisan HREE ke permukaan magnet, kemudian mengalami perlakuan panas vakum di atas titik leleh fasa kaya Nd. Oleh karena itu, elemen HREE berdifusi ke dalam magnet sepanjang batas butir dan membentuk (Nd, Dy, Tb)₂Fe₁₄Struktur inti-kulit B di sekitar butiran fase utama. Kemudian medan anisotropi fase utama akan ditingkatkan, sementara itu, fase batas butiran menjadi lebih kontinu dan lurus yang akan melemahkan kopling pertukaran magnetik antara fase utama. Fitur paling signifikan dari proses difusi batas butiran adalah memungkinkan peningkatan magnetHcjsambil tetap menjaga kualitasBrTidak seperti proses paduan, elemen HREE tidak perlu memasuki fase utama, sehingga menghasilkan pengurangan besar dalam jumlah HREE dan harga biaya pada magnet Neodymium sinter koersivitas tinggi konvensional. Batas butiran juga mampu memproduksi beberapa mutu baru yang sebelumnya tidak terbayangkan melalui proses paduan, seperti N54SH dan N52UH.

Perlakuan difusi batas butir akan dilaksanakan setelah proses pemesinan. Lapisan HREE dapat diperoleh melalui penyemprotan, pengendapan uap fisik (PVD), elektroforesis, dan penguapan termal.

Keterbatasan Proses Difusi Batas Butir

Proses difusi batas butir terutama dibatasi oleh ketebalan magnet, dan tingkat peningkatan koersivitas intrinsik menurun seiring bertambahnya ketebalan. Menaikkan suhu difusi atau memperpanjang waktu difusi dapat meningkatkan kedalaman dan konsentrasi HREE yang terdifusi, kemudian meningkatkan fraksi volume struktur inti-kulit HREE. Namun, suhu dan waktu difusi yang berlebihan akan mengakibatkan pertumbuhan butir fase utama, sementara itu, struktur fase dan distribusi fase kaya Nd juga akan berubah.