Схематическая диаграмма технологии процесса диффузии границы зерна и фактических данных анализа. Кредит: Корейский институт материаловедения (KIMS)
Отдел исследований нано-материалов в Кореиском институте материаловедения (KIMS), во главе с доктором Тэ-Хуном Ким и доктором Юнг-Гу Ли успешно разработал процесс диффузии границы зерна, который позволяет изготовление высокопроизводительных постоянных магнитов без использования дорогих тяжелых редкоземельных элементов. Эта новаторская технология знаменует собой первое в мире достижения в этой области.
Результаты опубликованы в Акта материалПолем
Постоянные магниты являются ключевыми компонентами в различных продуктах с высокой стоимостью, включая двигатели и роботы электромобилей (EV). Тем не менее, обычные процессы производства постоянного магнита были в значительной степени зависели от тяжелых редкоземельных элементов, которые производятся исключительно Китаем, что приводит к высокой зависимости от ресурсов и производственных затрат.
Чтобы преодолеть эти ограничения, исследовательская группа успешно разработала высококлассный, высокопроизводительный постоянный магнит без использования дорогих тяжелых редкоземельных элементов. Ядро этой прорывной технологии лежит в двухступенчатом процессе диффузии границы зерна.
Процесс диффузии границ зерна представляет собой ключевую технологию, предназначенную для повышения производительности постоянных магнитов. В этом процессе тяжелые редкоземельные материалы покрыты поверхностью магнита, за которой следует высокотемпературная термообработка.
Во время термообработки тяжелые редко-земля диффундируют во внутреннюю часть магнита вдоль границ зерна, улучшая коэрцитивность-способность магнита сохранять его намагничность.
График производительности процесса диффузии границ зерна, разработанный KIMS. График показывает, что, хотя предыдущие исследования не достигли достижения уровней производительности коммерческих магнитов, технология, разработанная исследовательской группой (указанной красным круговым маркером), успешно преодолела эти ограничения, достигнув производительности, сравнимых с коммерческими магнитами. Кредит: Корейский институт материаловедения (KIMS)
Двухступенчатый процесс диффузии границы зерна, разработанный исследовательской группой, включает в себя сначала термически проникнуть в новый металлический материал с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой с высокой точкой, за которым следует охлаждение комнатной температуры.
На втором этапе недорогой световой редкоземельный (празеодимий, PR) материал, содержащий, повторно инфильтрируется в магниты при высокой температуре. Ключевым инновацией этой технологии является ее способность подавлять аномальное зерновое скорлупы, уникальное явление, которое произошло во время процесса диффузии границы зерна. Такой нежелательный рост зерна ухудшает эффективность диффузии и магнитные характеристики.
Исследовательская группа успешно контролировала эту проблему, которая была основным ограничивающим фактором в обычном GBDP, тем самым повысив эффективность диффузии.
В результате диффузионный материал быстро проникают в магнит, значительно улучшая коэрцитивность. Это продвижение позволяет магниту достигать уровней производительности от 45 до 40 UH, эквивалентно коммерческим магнитам, которые содержат тяжелые редкоземельные элементы (HRE), несмотря на использование только легких редкоземельных элементов.
Если эта технология коммерциализирована, ожидается, что она снизит производственные затраты при одновременном повышении производительности в высококачественных отраслях, которые требуют высокоэффективных двигателей, таких как электромобили (EV), дроны и летающие автомобили.
Доктор Тэ-Хун Ким, главный исследователь исследования, заявил: «В настоящее время использование дорогих тяжелых редкоземельных элементов в магнитах для двигателей электромобилей и высококлассных домашних приборов неизбежно.
«Тем не менее, из -за концентрации тяжелых редкоземельных ресурсов в определенных регионах и их высоких затрат, исследователи во всем мире годами стремились к разработке технологий, которые могут уменьшить или заменить тяжелые редкоземельные знаки в магнитах, — да, прогресс остается на прежнем уровне.
«Внедряя новую концепцию, эта технология демонстрирует возможность освободиться от тяжелой редкоземельной зависимости в производстве высокопроизводительных магнитов. Более того, она представляет новое направление для исследований по граничным процессам границ зерна, основной метод в отрасли постоянных магнитов.
«В случае коммерциации, эта технология будет отмечать первую инстанцию Южной Кореи, обеспечивающей доминирующую позицию в наиболее важном аспекте технологии постоянного магнита».
Больше информации:
Seol-Mi Lee et al., Новый двухэтапный граничный процесс диффузии зерна с использованием TAF5 и PR70CU15AL10GA5 для реализации высокой наблюдательности в магнитах ND-FE-B без использования тяжелой редкой земли, Акта материал (2024). Doi: 10.1016/j.actamat.2024.120660
Информация журнала:
Acta Materialia предоставлена Национальным исследовательским советом науки и техники
Цитирование: Ученые разрабатывают высокопроизводительный постоянный магнит без дорогих редкоземельных элементов (2025, 14 марта), извлеченные 14 марта 2025 года из этого документа, подлежат авторским праву. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
