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L'aimant néodyme, également appelé aimant NdFeB, est un système cristallin tétragonal composé de néodyme, de fer et de bore (Nd2Fe14B). Il a été découvert pour la première fois en 1982 par M. Sagawa de Sumitomo Special Metals. Le produit énergétique magnétique (BHmax) de cet aimant surpasse celui des aimants en samarium-cobalt. Au moment de sa découverte, il détenait le record du BHmax le plus élevé au monde. Par la suite, Sumitomo Special Metals a développé avec succès le procédé de métallurgie des poudres pour produire des aimants NdFeB. Moteurs généraux plus tard, il a réussi à développer le procédé de filage à l'état fondu, qui a permis la production en série d'aimants NdFeB.
Les aimants NdFeB sont les deuxièmes aimants permanents les plus puissants disponibles aujourd'hui, après les aimants à zéro absolu en holmium. Ils sont largement utilisés comme aimants de terres rares dans divers appareils électroniques, notamment les disques durs, les téléphones portables, les écouteurs et les outils alimentés par batterie. Leurs propriétés magnétiques exceptionnelles les rendent hautement recherchés pour applications nécessitant des aimants puissants et compacts. L'utilisation généralisée des aimants NdFeB souligne leur importance dans les produits électroniques modernes et les progrès technologiques.
Selon le procédé de fabrication utilisé, les aimants NdFeB sont classés comme frittés ou liés. Ils ont remplacé d'autres types d'aimants dans de nombreuses applications de produits modernes qui nécessitent des aimants permanents puissants, tels que les moteurs électriques des outils sans fil, les disques durs et les fixations magnétiques.
Le Département américain de l'Énergie (DOE) a reconnu la nécessité de rechercher des alternatives aux métaux des terres rares dans la technologie des aimants permanents et a alloué des fonds à la recherche dans ce domaine. Le programme Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT), parrainé par l’Advanced Research Projects Agency for Energy (ARPA-E), a été créé pour développer des matériaux de substitution. En 2011, l'ARPA-E a accordé un financement de 31.6 millions de dollars au programme Rare Earth Alternatives.
Compte tenu de son rôle dans les aimants permanents des éoliennes, il a été suggéré que le néodyme serait une cible privilégiée dans la compétition géopolitique dans un monde basé sur les énergies renouvelables. Cependant, cette perspective a été critiquée car elle néglige le fait que la plupart des éoliennes n'utilisent pas d'aimants permanents et sous-estime l'influence des incitations économiques sur l'expansion de la production.
En raison de ses propriétés magnétiques exceptionnelles et de sa rentabilité, le matériau à aimant permanent NdFeB est rapidement devenu l'acteur prédominant sur le marché des aimants permanents aux terres rares depuis sa création. Sa valeur de production représente 90 % de la valeur mondiale de production de matériaux à aimants permanents de terres rares. De plus, grâce aux améliorations continues du processus de préparation et de la technologie de production, ses performances continuent de s'améliorer et ses domaines d'application s'étendent progressivement. Par conséquent, l’étendue des applications des matériaux à aimants permanents NdFeB sert d’indicateur des niveaux de modernisation. Le matériau à aimant permanent NdFeB reste un secteur en plein essor dans l’industrie des matériaux de terres rares.
Qu'est-ce qu'un matériau à aimant permanent
Un matériau magnétique permanent est un matériau fonctionnel qui est magnétisé jusqu'à saturation sous l'action d'un champ magnétique externe et conserve ses propriétés magnétiques après la suppression du champ magnétique externe. Il est également connu sous le nom de matériau magnétique dur. Dès la période des Royaumes combattants en Chine, l’invention du « Sinan » (le prototype de la boussole) consiste à utiliser le rôle de guide magnétique pour identifier la direction.
Bien que l’humanité connaisse les matériaux magnétiques depuis plus de 2,000 1930 ans, les aimants permanents fabriqués par l’homme ont commencé avec l’invention des aiguilles en acier magnétisées en Chine au Xe siècle. Des progrès significatifs dans le développement et l’application des matériaux magnétiques ont commencé à la fin du XIXe et au début du XXe siècle. Au début du XXe siècle, les gens utilisaient principalement l'acier au tungstène, l'acier au carbone, l'acier au chrome et l'acier au cobalt comme matériaux à aimants permanents. À la fin des années 1950, les matériaux magnétiques permanents Alnico ont été développés avec succès, puis les matériaux magnétiques permanents ont commencé à être appliqués à grande échelle. Dans les années 1967, la ferrite de baryum fait son apparition. Le coût des aimants permanents a été réduit et, dans le même temps, la gamme d’applications des matériaux à aimants permanents a été élargie aux hautes fréquences. Dans les années 5, des aimants permanents au cobalt et aux terres rares ont été développés avec succès. L'application des aimants permanents est entrée dans une nouvelle ère. En 1, l'Université de Dayton aux États-Unis a fabriqué avec succès des aimants permanents SmCo5, ce qui a marqué l'arrivée de l'ère des aimants permanents aux terres rares. Jusqu'à présent, des matériaux à aimants permanents de terres rares ont été développés depuis la première génération de type SmCo5 2:17, la deuxième génération de type SmXNUMXCoXNUMX à durcissement par précipitation, jusqu'à la troisième génération de matériaux à aimants permanents Nd-Fe-B.
De plus, les alliages Cu-Ni-Fe, Fe-Co-V, Fe-Co-Mo, A1MnC, MnBi ont été historiquement utilisés comme matériaux à aimants permanents. Ces alliages sont rarement utilisés dans la plupart des cas en raison de leurs mauvaises performances et de leur faible coût. FeCrCo, AlNiCo, PtCo et d'autres alliages sont encore utilisés dans certaines occasions spéciales. La ferrite Ba, Sr constitue toujours la plus grande quantité de matériaux à aimants permanents, mais elle est progressivement remplacée par des matériaux Nd-Fe-B dans de nombreux domaines d'application. Actuellement, la valeur de production des matériaux à aimants permanents de terres rares a largement dépassé celle des matériaux à aimants permanents en ferrite, et la production de matériaux à aimants permanents de terres rares est devenue une grande industrie. Le Nd-Fe-B est devenu la terre rare la plus largement utilisée. matériau à aimant permanent. Le Nd-Fe-B est devenu le matériau magnétique permanent à base de terres rares le plus largement utilisé. C’est également le matériau magnétique permanent le plus puissant à ce jour.
Introduction du NdFeB
NdFeB est un composé magnétique permanent de terres rares composé de néodyme, d'un métal de terre rare, d'un élément métallique fer, d'un élément non métallique bore et d'une petite quantité d'éléments ajoutés tels que le praséodyme, le dysprosium, le niobium, l'aluminium, le gallium, le cuivre et d'autres éléments. . Les aimants permanents NdFeB ont d'excellentes propriétés magnétiques, un poids léger et un prix bas, ainsi qu'une large gamme d'applications. Il est connu comme le « roi des aimants » et constitue de loin le matériau magnétique le plus rentable.
Les aimants puissants NdFeB ont un grand champ d'anisotropie magnétocristallin et une polarisation magnétique de haute intensité. Son produit énergétique magnétique théorique est de 64 MGOe. Sa propriété magnétique est plus de 100 fois supérieure à celle de l’acier magnétique utilisé par l’homme au 19ème siècle. C'est 10 fois plus élevé que la ferrite et l'alnico habituels. Sa coercitivité et sa densité énergétique sont très élevées, réduisant considérablement la taille des pièces en matériau magnétique. Cela favorise également la miniaturisation, la légèreté, l’amincissement et la haute efficacité des équipements tels que les instruments, les moteurs électro-acoustiques, les ordinateurs et les téléphones portables. Ces caractéristiques améliorent les performances des produits, et favorisent la génération de certains dispositifs spéciaux. Le NdFeB possède de bonnes propriétés mécaniques et est facile à couper et à traiter. Sa technologie de préparation est relativement mature, la température de Curie de cet aimant est d'environ 580K, l'utilisation d'une température allant jusqu'à 150 degrés Celsius.
NdFeB ne contient pas d'éléments stratégiques Co et Ni, et est riche en matières premières. Sa rentabilité élevée fait que depuis l'introduction du NdFeB en 1983, la production a grimpé jusqu'en 2006 à 55,540 2015 tonnes. En 130,000, elle a encore augmenté pour atteindre environ XNUMX XNUMX tonnes. Les matériaux magnétiques permanents frittés NdFeB ont d'excellentes propriétés magnétiques. Ils sont largement utilisés dans l’électronique, les machines électriques, les équipements médicaux, les jouets, les emballages, les machines de quincaillerie, l’aérospatiale et l’aviation.
