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艾姆斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的美國(guó)能源部創(chuàng)新中心關(guān)鍵材料研究所的研究人員開(kāi)發(fā)了一種制造高性能永磁體的新方法。

這種新的“熱軋納米新磁體”工藝通過(guò)簡(jiǎn)單的、商業(yè)上可擴(kuò)展的工藝生產(chǎn)包裹在不銹鋼中的納米顆粒釹永磁體。與目前工業(yè)中使用的間歇工藝相比，該工藝是半連續(xù)的，這使得它更具成本效益和能源效率。

釹鐵硼(Neo)永磁體對(duì)于各種技術(shù)越來(lái)越重要，包括風(fēng)力渦輪機(jī)、電動(dòng)汽車(chē)和手機(jī)。在許多應(yīng)用中，永磁體需要在高溫下發(fā)揮作用。不幸的是，即使是150°C(302°F)左右的中等溫度也會(huì)降低永磁體的性能。

艾姆斯實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家崔軍表示，制造永磁體的最大挑戰(zhàn)是提高其在高溫下的抗退磁能力。他解釋了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的兩種方法。第一個(gè)是在新磁鐵中添加鏑。然而，鏑被美國(guó)能源部和許多其他國(guó)家列為關(guān)鍵材料，這意味著它的供應(yīng)量非常有限。第二種方法是通過(guò)使用更小的磁性材料顆粒開(kāi)始制造過(guò)程來(lái)制造具有小晶粒尺寸的磁體。

崔解釋說(shuō)，“制造磁鐵有兩種傳統(tǒng)方法。一種是制造大量特定尺寸的粉末，三微米到五微米，這就是通常的尺寸。這些粉末對(duì)空氣非常敏感。它是如此敏感，以至于它會(huì)自燃，所以你必須小心處理一切?！钡诙€(gè)涉及從更小的粉末開(kāi)始，而不是用微米來(lái)測(cè)量，而是用納米來(lái)測(cè)量。作為參考，人類(lèi)頭發(fā)的直徑通常為70微米，一微米等于1,000納米。

將微米尺寸的粉末暴露在磁場(chǎng)中，使每個(gè)顆粒的磁極指向同一方向，然后壓實(shí)。然后，它們?nèi)诤显谝黄鹦纬蓡我还腆w、完全致密的材料。對(duì)于含有鏑的新磁體，燒結(jié)過(guò)程包括將材料加熱到極高的溫度以使磁體致密化。

對(duì)于納米粒子方法，粉末不含任何鏑，但首先必須非常緊密地堆積，然后經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段的熱變形以使磁體致密化。這些磁體一旦形成，它們?nèi)匀粚?duì)空氣敏感，因此它們要經(jīng)過(guò)最后的涂層過(guò)程，在其中涂上鎳。

崔和他的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的新方法簡(jiǎn)化了這個(gè)過(guò)程?！拔覀冏罱K只是從粉末開(kāi)始，然后將它們包裝到不銹鋼管中。我們將它們包裝得非常致密，然后我們將它們熱卷起來(lái)，”崔解釋道?！拔覀儗⑵浼訜幔缓髮⑵渌偷杰垯C(jī)，然后整個(gè)過(guò)程就完成了?！?/p>

崔提到了這個(gè)新工藝的幾個(gè)好處。首先，它不需要真空爐來(lái)保護(hù)磁鐵材料免受空氣影響，因?yàn)椴讳P鋼管是完全密封的。其次，他們可以制造更薄的磁鐵，以保持其結(jié)構(gòu)完整性和磁性。第三，它消除了涂層步驟，因?yàn)椴牧显谡麄€(gè)過(guò)程中保留在不銹鋼外殼中。最后，“我們可以連續(xù)制造很長(zhǎng)的磁鐵，然后將其切成許多更小的磁鐵，而不是批量加工，”崔說(shuō)。“所以現(xiàn)在你突然開(kāi)始尋找一種全新的、經(jīng)濟(jì)高效的磁鐵制造方法。

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