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L'aimant en 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. Cet aimant a un produit d'énergie magnétique, ou BHmax, plus grand que celui des aimants au samarium cobalt. Pendant de nombreuses années après sa découverte, il avait le taux BHmax le plus élevé au monde. De plus, Sumitomo Special Metals a développé le processus de production d'aimants NdFeB en utilisant le processus de métallurgie des poudres. Puis est venu Général Moteurs» succès dans le développement du procédé de filage par fusion qui pourrait produire en masse des aimants NdFeB.
Le NdFeB est l'aimant permanent le plus puissant connu aujourd'hui, après les aimants à zéro absolu en holmium. Parmi les aimants à base de terres rares, ceux-ci sont très courants dans les appareils électroniques tels que les disques durs, les téléphones portables, les écouteurs et les outils alimentés par batterie. Leurs propriétés magnétiques sont vraiment exceptionnelles et très recherchées par les industries ayant besoin d'aimants puissants mais compacts. Leur large utilisation suggère le rôle important que jouent les aimants NdFeB dans les produits électroniques contemporains et le développement technologique.
Selon le procédé de fabrication, les aimants NdFeB sont classés comme frittés ou liés. Ils ont déjà remplacé d'autres types d'aimants dans de nombreux applications nécessitant des aimants puissants et compactsCela nécessite des aimants permanents puissants, y compris, mais sans s'y limiter, les moteurs électriques des outils sans fil, les disques durs et les attaches magnétiques.
Le DOE a pris conscience de la nécessité de trouver des substituts aux métaux des terres rares de la technologie des aimants permanents et a alloué des fonds pour les recherches nécessaires. Le programme Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT), sous l'égide de l'Advanced Research Projects Agency for Energy (ARPA-E), a été spécialement conçu pour découvrir des matériaux de substitution. L'ARPA-E a financé le programme Rare Earth Alternatives à hauteur de 31.6 millions de dollars en 2011.
Étant donné le rôle joué par le néodyme dans les aimants permanents des éoliennes, le néodyme a été présenté comme une cible de choix pour la concurrence géopolitique dans le monde des énergies renouvelables. 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.
Le matériau magnétique permanent NdFeB, avec ses propriétés magnétiques supérieures et son coût inférieur, est rapidement devenu un leader absolu sur le marché des aimants permanents à base de terres rares depuis sa découverte. Il contribue à 90 % de la valeur de production des matériaux magnétiques permanents à base de terres rares dans le monde. De plus, grâce à l'amélioration continue du processus de préparation et de la technologie de production, ses performances ont été constamment améliorées et ses domaines d'application s'élargissent progressivement. Par conséquent, l'étendue des applications du matériau magnétique permanent NdFeB marque le niveau de modernisation. Le matériau magnétique permanent NdFeB a toujours été un secteur prometteur dans l'industrie des matériaux à base de terres rares.
Qu'est-ce qu'un matériau à aimant permanent ?
Un matériau magnétique permanent est un matériau fonctionnel qui peut être magnétisé jusqu'à saturation sous l'action d'un champ magnétique externe et conserve ses performances magnétiques après la suppression du champ magnétique externe. On peut également l'appeler matériau magnétique dur. Dès la période des Royaumes combattants en Chine, l'invention du « Sinan » (le prototype d'une boussole) visait à utiliser le rôle de l'aimant pour guider et identifier la direction.
Bien que l'humanité connaisse les matériaux magnétiques depuis plus de 2,000 1930 ans, les aimants permanents artificiels ont commencé avec l'invention des aiguilles d'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. Les gens utilisaient principalement l'acier au tungstène, l'acier au carbone, l'acier au chrome et l'acier au cobalt comme matériaux d'aimant permanent au début du XXe siècle. 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 est apparue. Le coût des aimants permanents a été réduit et, en même temps, la gamme d'utilisation des matériaux magnétiques permanents s'est étendue à la haute fréquence. Les aimants permanents au cobalt et aux terres rares ont été développés avec succès dans les années 5 ; les applications des aimants permanents sont entrées dans une nouvelle ère. En 1, l'Université américaine de Dayton a préparé avec succès l'acier magnétique permanent SmCo5, ce qui a marqué l'arrivée de l'ère des aimants permanents aux terres rares. Les matériaux magnétiques permanents à base de terres rares ont été développés jusqu'à présent à partir de la première génération de type SmCo5 2:17, de la deuxième génération de type SmXNUMXCoXNUMX à durcissement par précipitation, jusqu'au matériau magnétique permanent Nd-Fe-B de troisième génération.
Français De plus, il a utilisé des alliages Cu-Ni-Fe, Fe-Co-V, Fe-Co-Mo, A1MnC et Mand nBi comme matériaux d'aimant permanent. Tous ces alliages ci-dessus sont rarement utilisés dans la plupart des occasions en raison de leurs mauvaises performances et de leur faible coût. Jusqu'à présent, FeCrCo, AlNiCo, PtCo et certains autres alliages sont encore utilisés dans certaines occasions spéciales. La ferrite Ba, Sr est toujours la plus grande quantité de matériaux d'aimant permanent utilisés aujourd'hui, mais elle est remplacée par des matériaux Nd-Fe-B dans de nombreux domaines d'application. À l'heure actuelle, la valeur de production du matériau d'aimant permanent à base de terres rares a largement dépassé celle du matériau d'aimant permanent à base de ferrite, et la production de matériau d'aimant permanent à base de terres rares est devenue une grande industrie. Le Nd-Fe-B est devenu le matériau d'aimant permanent à base de terres rares le plus largement utilisé. Le NdFeB est désormais le matériau magnétique permanent à base de terres rares le plus utilisé au monde, et également le matériau permanent magnétique le plus puissant disponible aujourd'hui.
Introduction du NdFeB
Le NdFeB est un composé magnétique permanent à base de terres rares. Il contient des éléments tels que le néodyme, un métal des terres rares, le fer, un élément non métallique, le bore, une quantité ajoutée d'éléments tels que le praséodyme, le dysprosium, le niobium, l'aluminium, le gallium, le cuivre et d'autres. Les matériaux magnétiques permanents NdFeB présentent des propriétés magnétiques supérieures, sont légers, relativement bon marché et trouvent ainsi de nombreuses applications dans divers domaines. Il est également appelé « roi des aimants » et jusqu'à présent, le matériau magnétique le moins cher.
Les aimants puissants NdFeB ont un grand champ d'anisotropie magnétocristallin et une polarisation magnétique de haute intensité. Son produit d'énergie magnétique théorique est de 64 MGOe. Sa propriété magnétique est plus de 100 fois supérieure à celle de l'acier magnétique utilisé au 19e siècle et 10 fois supérieure à celle de la ferrite et de l'alnico habituels. Avec les propriétés de coercivité et de densité d'énergie super élevées, les dimensions des composants du matériau magnétique diminuent considérablement. Cela favorise à nouveau la miniaturisation, le poids léger, l'amincissement et la haute efficacité de l'instrumentation, des moteurs électroacoustiques, des ordinateurs, des téléphones portables, etc. En raison de ces mérites, de nombreuses améliorations ou performances des produits seraient promues pour faire apparaître certains appareils spéciaux particuliers. Le NdFeB a de bonnes caractéristiques mécaniques et est facilement découpé ou usiné avec un traitement facile. La technologie de préparation est relativement mature, la température de Curie de cet aimant est d'environ 580 K et il peut fonctionner à des températures aussi élevées que 150 degrés Celsius.
Le NdFeB ne contient pas d'éléments stratégiques tels que le cobalt et le nickel. Les matières premières du produit sont également abondantes. Le rapport coût-efficacité élevé est à l'origine d'un volume de ventes aussi important : depuis l'apparition du NdFeB en 1983, jusqu'en 2006, la production a augmenté à 55,540 2015 tonnes, et a encore augmenté en 130,000 pour atteindre environ XNUMX XNUMX tonnes. Les matériaux magnétiques permanents NdFeB frittés ont d'excellentes propriétés magnétiques et sont largement utilisés dans les équipements électroniques, les machines électriques, les traitements médicaux, les jouets, les emballages, les machines de quincaillerie, l'aérospatiale et l'aviation.
