SmFeN Samario Ferro Azoto Terre rare Materiali magnetici permanenti
Nel 1990, il professor Coey dall'Irlanda sintetizzò composti intermetallici interstiziali RE2Fe17Nx usando una reazione in fase gas-solido. Attraverso la ricerca, si è scoperto che i composti Sm2Fe17Nx hanno eccellenti proprietà magnetiche intrinseche, annunciando la nascita dei materiali magnetici permanenti in terre rare SmFeN. Il prodotto energetico magnetico massimo teorico del magnete permanente in samario ferro azoto raggiunge 62 MGOe (leggermente inferiore a Nd2Fe14B, 64 MGOe), e la sua coercitività e temperatura di Curie sono molto più elevate di quelle in neodimio ferro boro, rendendolo più ampiamente utilizzato in ambienti ad alta temperatura come i motori.
Oltre alle eccellenti proprietà magnetiche complete, il samario ferro azoto ha una buona resistenza alla corrosione e all'ossidazione e, rispetto al samario cobalto, non contiene elementi metallici strategici; rispetto al neodimio ferro boro, non richiede il consumo di costosi elementi di terre rare come praseodimio, neodimio, disprosio e terbio (con un contenuto di samario relativamente alto e un prezzo basso) e soddisfa pienamente le condizioni per diventare un nuovo tipo di materiale magnetico permanente. Le prospettive interessanti hanno reso il samario ferro azoto l'argomento più caldo nella ricerca e nello sviluppo di materiali magnetici permanenti. Da quando Coey et al. hanno scoperto i materiali magnetici permanenti di terre rare Sm2Fe17Nx, c'è stata una rapida ondata di ricerche sui materiali magnetici permanenti Sm2Fe17Nx in tutto il mondo, con centinaia di laboratori che hanno investito in questo settore in quel momento. Ma una serie di esperimenti successivi hanno dimostrato che questo materiale magnetico permanente non ha avuto successo nel percorso dell'industrializzazione ed è emersa una situazione di ricerca calda e fredda.
Negli ultimi anni, con il rapido sviluppo dell'industria automobilistica e la miniaturizzazione e l'alleggerimento degli apparecchi elettronici, le persone hanno avanzato requisiti di temperatura ambientale e prestazioni magnetiche più elevati per i magneti permanenti. I materiali magnetici permanenti in terre rare Sm2Fe17Nx, come materiale magnetico permanente con buona stabilità della temperatura ed eccellenti proprietà magnetiche, hanno nuovamente attirato l'attenzione delle persone sul loro potenziale valore applicativo. I materiali magnetici permanenti Sm2Fe17Nx hanno anche inaugurato una nuova tendenza di ricerca e sviluppo. A causa dell'ampio sviluppo e utilizzo delle terre rare, i prezzi sono aumentati. L'aumento del prezzo di Nd ha portato a un aumento del costo di produzione di Nd-Fe-B, mentre la terra rara Sm è in uno stato di surplus relativamente elevato. Lo sviluppo di Sm-Fe-N è vantaggioso per ridurre i costi e rafforzare l'utilizzo completo delle risorse di terre rare. Quindi, è probabile che Sm-Fe-N sostituisca Nd-Fe-B e diventi il materiale magnetico permanente in terre rare di quarta generazione previsto, sia in termini di proprietà magnetiche che di costi di produzione.
Dopo oltre 20 anni di ricerca ed esplorazione, il problema della produzione industriale su larga scala di Sm-Fe-N non è stato risolto. La ricerca ha scoperto che Sm-Fe-N si decompone in SmN e Fe a temperature superiori a 873 K, perdendo le sue proprietà magnetiche permanenti, il che limita notevolmente la sua applicazione nei magneti sinterizzati. Attualmente, Sm-Fe-N può essere utilizzato solo per preparare magneti stampati a iniezione, magneti legati e magneti in gomma. Inizialmente, composti organici come nylon e resina epossidica venivano utilizzati come leganti. Tuttavia, questi leganti potevano essere utilizzati solo al di sotto di 200 ℃ e non potevano sfruttare appieno i vantaggi delle prestazioni ad alta temperatura di Sm2Fe17Nx. Pertanto, come fare progressi nel processo e se possono essere sviluppati nuovi leganti è la chiave della competizione tra magneti Sm2Fe17Nx e magneti Nd-Fe-B. Negli ultimi anni, alcuni metalli a basso punto di fusione hanno ricevuto ampia attenzione e le persone usano metalli a basso punto di fusione come Zn e Sn come leganti. Tuttavia, a causa dell'uso di metalli a basso punto di fusione come Zn come leganti, la forza di magnetizzazione di saturazione è ridotta, con conseguente (BH) max inferiore. Si può vedere che per sfruttare appieno le prestazioni di Sm2Fe17Nx, è fondamentale trovare un buon adesivo. Nel frattempo, la preparazione di magneti densificati Sm2Fe17Nx è ancora oggetto di ricerca da parte dei ricercatori, poiché i magneti densificati possono esibire meglio proprietà magnetiche teoriche.
Secondo le statistiche della Japan Adhesive Magnet Association, sulla base delle elevate prestazioni magnetiche, dell'elevata resistenza alla corrosione, della resistenza alla smagnetizzazione ad alta temperatura e dei vantaggi della buona libertà di formatura dei materiali magnetici in samario, ferro e azoto, i loro ambiti di applicazione riguardano principalmente i settori della comunicazione informatica, della produzione industriale, dell'elettronica domestica e delle automobili, tra cui altoparlanti, motori per otturatori di fotocamere, motori a mandrino, adsorbimento su disco, rulli magnetici, motori per ventole, motori lineari, apparecchiature per macchine completamente automatiche, motori ad alta velocità, condizionatori d'aria, motori domestici, sensori magnetici, pompe, macchine ausiliarie, ecc.
Attualmente, Sm2Fe17Nx ha compiuto progressi significativi nella preparazione e applicazione di magneti legati, ma la densificazione rimane un obiettivo perseguito e perseguito da molti lavoratori di materiali magnetici. Una volta sviluppato un processo di preparazione adatto, potrebbe essere possibile ottenere le sue proprietà magnetiche teoriche e accelerare il processo di commercializzazione dei magneti in nitruro di ferro samario.