Aplikace slinutých permanentních magnetů NdFeB závisí především na jejich magnetických vlastnostech. Vzhledem k různým prostředím a podmínkám použití však kromě požadavků na magnetický výkon existují také požadavky na mechanický a chemický výkon magnetů. Některé permanentní magnety se například používají ve vysokorychlostních rotačních strojích a musí odolávat velkým odstředivým silám, používají se ve vibračních prostředích, odolávají extrémně vysokému zrychlení (3g~5g) nebo jsou vystaveny namáhání při instalaci magnetů. Může se odlupovat, spadnout, rohy nebo prasknout atd., takže je přirozené mít požadavky na mechanické vlastnosti magnetu.
Jaké jsou mechanické vlastnosti materiálů?
Mezi mechanické vlastnosti materiálů obecně patří pevnost, tvrdost, plasticita a houževnatost. Tyto parametry mechanických vlastností mají různé fyzikální významy.
Pevností se rozumí maximální schopnost materiálu odolávat škodlivým účinkům vnějších sil. Intenzita se dělí na různé typy podle různých forem vnější síly:
- Pevnost v tahu (pevnost v tahu) se vztahuje k mezní pevnosti, když vnější síla je tažná síla
- Pevnost v tlaku se vztahuje k mezní pevnosti, kdy je vnější silou tlak
- Pevnost v ohybu označuje mez pevnosti, když je vnější síla kolmá k ose materiálu a způsobuje ohyb materiálu.
Tvrdost odkazuje na schopnost materiálu lokálně odolávat tvrdým předmětům před vtlačením do jeho povrchu. Je to ukazatel pro porovnání měkkosti a tvrdosti různých materiálů. Čím vyšší je tvrdost, tím silnější je schopnost kovu odolávat plastické deformaci.
Plasticita se týká schopnosti pevného materiálu odolávat deformaci působením určité vnější síly. Materiál se může trvale deformovat, aniž by byl zničen působením vnější síly.
Houževnatost představuje schopnost materiálu absorbovat energii při plastické deformaci a přetržení. Čím lepší houževnatost, tím menší pravděpodobnost výskytu křehkého lomu. Ve vědě o materiálech a metalurgii se houževnatostí rozumí odolnost materiálu proti rozbití, když je vystaven síle, která způsobuje jeho deformaci. Je to poměr energie, kterou může materiál absorbovat, než se rozbije, k jeho objemu.
Mechanické vlastnosti slinutého NdFeB
Slinutý NdFeB je křehký materiál. Jeho mechanické vlastnosti jsou tvrdé a křehké, to znamená vysoká pevnost a nízká houževnatost. Před lomem nedochází téměř k žádné plastické deformaci, to znamená, že se láme ve fázi elastické deformace.
Níže uvedený obrázek je srovnáním produktu magnetické energie (BH)m a lomové houževnatosti různých materiálů s permanentními magnety. Můžeme zjistit, že slinutý NdFeB má nejvyšší součin magnetické energie (BH)m a lomová houževnatost je stále srovnatelná s permanentními magnety Sm2Tm17, SmCo5 a feritovými permanentními magnety, protože se jedná o materiály s permanentními magnety na bázi intermetalických sloučenin a patří mezi křehké materiály. . Lepené materiály s permanentními magnety ze vzácných zemin, Fe-Cr-Co a magnetická ocel mají nejlepší lomovou houževnatost, ale jejich produkt magnetické energie (BH)m je mnohem nižší než u slinutého NdFeB.
Křehké materiály běžně používají tři indikátory k popisu mechanických vlastností materiálu:
1. Lomová houževnatost obvykle odráží pevnost při expanzi trhlin v materiálu. Jednotkou je MPa·m1/2. Zkouška lomové houževnatosti materiálů vyžaduje stroj na zkoušení tahem, snímač napětí, extenzometr, dynamický tenzometr se zesílením signálu atd. Kromě toho musí být vzorek vyroben do tenkého plechu.
2. Rázová houževnatost (rázová lomová houževnatost) odráží energii absorbovanou materiálem během procesu lomu při působení rázového napětí. Jednotka je J/m2. Naměřená hodnota rázové houževnatosti je příliš citlivá na velikost, tvar, přesnost zpracování a testovací prostředí vzorku a rozptyl naměřené hodnoty bude relativně velký.
3. Pevnost v ohybu se měří metodou tříbodového ohybu. Protože se vzorek snadno zpracovává a měření je jednoduché, nejčastěji se používá k popisu mechanických vlastností slinutých NdFeB magnetů.
Charakteristiky vysoké pevnosti a nízké houževnatosti slinutých materiálů s permanentními magnety NdFeB jsou určeny jejich krystalovou strukturou. Následující dva faktory navíc ovlivní pevnost v ohybu slinutých permanentních magnetů NdFeB a jsou také způsoby, jak zlepšit jejich pevnost.
1. Obsah Nd má určitý vliv na pevnost slinutého NdFeB. Experimentální výsledky ukazují, že za určitých podmínek platí, že čím vyšší obsah Nd, tím vyšší pevnost materiálu.
2. Přidání dalších kovových prvků má určitý vliv na pevnost slinutého NdFeB. Když se přidá určité množství Ti, Nb nebo Cu, zlepší se rázová lomová houževnatost permanentního magnetu; když se přidá malé množství Co, zlepší se pevnost permanentního magnetu v ohybu.
Komplexní mechanické vlastnosti slinutého NdFeB nejsou dostatečně vysoké, což je jeden z důležitých důvodů limitujících jeho uplatnění v širších oblastech. Pokud lze zlepšit houževnatost produktu a zároveň zajistit, že se zlepší nebo nezmění magnetické vlastnosti, bude slinutý NdFeB ve vojenství, letectví a dalších oblastech hrát větší roli a vstoupí do nového období vývoje.