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日本研發含少量稀土元素的磁體 可用于電機

   日期:2020-10-19     來源:蓋世汽車    瀏覽:1298    評論:0    
核心提示:據外媒報道,日本國立材料科學研究所(National Institute for Materials Science,NIMS)與日本東北學院大學(Tohoku Gakuin University)研發了一種摻硼的各向異性釤(Sm,Fe0.8Co0.2)12薄膜,其中僅含有少量的稀土元素。
   據外媒報道,日本國立材料科學研究所(National Institute for Materials Science,NIMS)與日本東北學院大學(Tohoku Gakuin University)研發了一種摻硼的各向異性釤(Sm,Fe0.8Co0.2)12薄膜,其中僅含有少量的稀土元素。該化合物具有1.2特斯拉矯頑力,足以用于汽車電機。該薄膜通過打造一種獨特的顆粒狀納米結構得以實現,其中釤12晶粒被厚度約為3納米的非晶質晶界相均勻包裹。即使被加工成薄膜,此種化合物的磁性性能也比以-鐵-硼(Nd-Fe-B)為基礎的磁體更優越。
 
  人們對可以幫助減少二氧化碳排放的綠色技術(如用于環保汽車和風力發電的電機)的需求不斷增長,導致此類技術所需的高性能永磁體的需求也迅速增長。目前基于釹-鐵-硼燒結的磁體不僅由稀土元素釹組成,還包含了重稀土元素鏑。由于獲取此類材料有相關的地緣政治風險,有必要研發不依賴此類稀有元素的新磁體。基于各向異性釤鐵12(SmFe12)的化合物含有數量較少的稀土元素,有潛力成為下一代永磁體的替代候選者。2017年,國立材料科學研究所證實釤-鐵-鈷化合物(Sm(Fe0.8Co0.2)12)在磁化強度、磁晶各向異性和居里溫度等幾個重要磁性參數上都優于釹磁體。不過,之前的研究發現,此類化合物的矯頑力(另一個重要的實用磁體參數)并不夠。
 
  于是,該研究小組主要關注于這一事實,即具有高矯頑力的高性能釹磁體具有多相微結構,其中Nd2Fe14B微晶體沿著一個方向排列,并被約為3納米厚的非晶相單獨包裹。隨后,該研究小組嘗試研發出一種類似的微結構,其中釤(Fe0.8Co0.2)12晶粒被一層薄的非晶相均勻包裹。在該研究項目中,該研究小組在釤(Fe0.8Co0.2)12中摻入了硼,制成了納米顆粒結構,其中釤(Fe0.8Co0.2)12納米顆粒被3納米厚的非晶相均勻包裹。此外,該化合物具有各向異性的顆粒狀微觀結構,使得其殘余磁化強度大于其他具有各向同性的顆粒狀微觀結構、基于SmFe12的化合物。結果,該化合物的矯頑力達1.2特斯拉,殘余磁化強度達1.5特斯拉,遠遠大于之前研發的基于SmFe12的磁性化合物。
 
  該款釤(Fe0.8Co0.2)12化合物具有各向異性多相微結構,即使被加工成薄膜,仍具有很高的矯頑力。它可以作為一種新型磁體,性能優于釹磁體。此前研發的各向異性釤(Fe0.8Co0.2)12化合物的矯頑力明顯低于本研究所研發的化合物。本研究發現的具有高矯頑力的化合物的潛在機制可能也適用于塊狀磁體,以研發出具有高矯頑力的實用型各向異性釤(Fe0.8Co0.2)12磁體。
 
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