Bruken av sintrede NdFeB permanentmagneter er hovedsakelig avhengig av deres magnetiske egenskaper. På grunn av ulike bruksmiljøer og -forhold er det i tillegg til magnetiske ytelseskrav også mekaniske og kjemiske ytelseskrav til magnetene. For eksempel brukes noen permanentmagneter i høyhastighets roterende maskineri og må tåle store sentrifugalkrefter, brukes i vibrasjonsmiljøer, tåle ekstremt høy akselerasjon (3g~5g), eller utsettes for stress når magnetene installeres. Den kan flasse, falle av, hjørner eller sprekke osv., så det er naturlig å stille krav til magnetens mekaniske egenskaper.
Hva er de mekaniske egenskapene til materialer?
De mekaniske egenskapene til materialer inkluderer generelt styrke, hardhet, plastisitet og seighet. Disse mekaniske egenskapsparametrene har forskjellige fysiske betydninger.
Styrke refererer til den maksimale evnen til et materiale til å motstå de skadelige effektene av ytre krefter. Intensitet er delt inn i forskjellige typer i henhold til de forskjellige formene for ytre kraft:
- Strekkfasthet (strekkfasthet) refererer til styrkegrensen når den ytre kraften er trekkkraft
- Trykkstyrke refererer til styrkegrensen når en ytre kraft er trykk
- Bøyestyrke refererer til styrkegrensen når en ytre kraft er vinkelrett på materialets akse og får materialet til å bøye seg.
Hardhet refererer til et materiales evne til lokalt å motstå harde gjenstander fra å bli presset inn i overflaten. Det er en indikator for å sammenligne mykheten og hardheten til forskjellige materialer. Jo høyere hardhet, jo sterkere er metallets evne til å motstå plastisk deformasjon.
Plastisitet refererer til evnen til et fast materiale til å motstå deformasjon under en viss ytre kraft. Et materiale kan deformeres permanent uten å bli ødelagt under påvirkning av ytre kraft.
Seighet representerer et materiales evne til å absorbere energi under plastisk deformasjon og brudd. Jo bedre seighet, jo mindre sannsynlighet vil et sprøbrudd oppstå. I materialvitenskap og metallurgi refererer seighet til motstanden til et materiale mot brudd når det blir utsatt for en kraft som får det til å deformeres. Det er forholdet mellom energien som materialet kan absorbere før det brytes til volumet.
Mekaniske egenskaper til sintrede NdFeB
Sintret NdFeB er et sprøtt materiale. Dens mekaniske egenskaper er harde og sprø, det vil si høy styrke og lav seighet. Det er nesten ingen plastisk deformasjon før brudd, det vil si at det sprekker under det elastiske deformasjonsstadiet.
Figuren nedenfor er en sammenligning av det magnetiske energiproduktet (BH)m og bruddseigheten til forskjellige permanentmagnetmaterialer. Vi kan finne at sintret NdFeB har det høyeste magnetiske energiproduktet (BH)m, og bruddseigheten er fortsatt sammenlignbar med Sm2Tm17, SmCo5 og ferritt permanentmagneter, fordi de alle er permanentmagnetmaterialer basert på intermetalliske forbindelser og tilhører sprø materialer . Bondede sjeldne jordarters permanentmagnetmaterialer, Fe-Cr-Co og magnetisk stål har den beste bruddseigheten, men deres magnetiske energiprodukt (BH)m er mye lavere enn for sintret NdFeB.
Sprø materialer bruker vanligvis tre indikatorer for å beskrive de mekaniske egenskapene til materialet:
1. Bruddseighet gjenspeiler vanligvis styrken når sprekker utvider seg i materialet. Enheten er MPa·m1/2. Bruddseighetstesten av materialer krever en strekktestmaskin, spenningssensor, ekstensometer, dynamisk strekkmåler for signalforsterkning osv. I tillegg må prøven lages til et tynt ark.
2. Slagfasthet (slagbruddseighet) reflekterer energien som absorberes av materialet under bruddprosessen under påvirkning av støtspenning. Enheten er J/m2. Den målte verdien av slagstyrke er for følsom for størrelsen, formen, prosesseringsnøyaktigheten og testmiljøet til prøven, og spredningen av den målte verdien vil være relativt stor.
3. Bøyestyrken måles med trepunkts bøyemetoden. Fordi prøven er enkel å behandle og målingen er enkel, brukes den oftest for å beskrive de mekaniske egenskapene til sintrede NdFeB-magneter.
Den høye styrke og lave seighetsegenskapene til sintrede NdFeB permanentmagnetmaterialer bestemmes av deres krystallstruktur. I tillegg vil følgende to faktorer påvirke bøyestyrken til sintrede NdFeB permanentmagneter og er også måter å forbedre deres styrke på.
1. Nd-innholdet har en viss innflytelse på styrken til sintret NdFeB. Eksperimentelle resultater viser at under visse forhold, jo høyere Nd-innhold, desto høyere er materialets styrke.
2. Tilsetning av andre metallelementer har en viss innvirkning på styrken til sintret NdFeB. Når en viss mengde Ti, Nb eller Cu tilsettes, forbedres slagbruddseigheten til permanentmagneten; når en liten mengde Co tilsettes, forbedres bøyestyrken til permanentmagneten.
De omfattende mekaniske egenskapene til sintret NdFeB er ikke høye nok, noe som er en av de viktige grunnene til å begrense bruken i større områder. Hvis seigheten til produktet kan forbedres samtidig som man sikrer at de magnetiske egenskapene er forbedret eller uendret, vil det få sintrede NdFeB i militære, romfarts- og andre felt til å spille en større rolle og gå inn i en ny utviklingsperiode.