La aplicación de los imanes permanentes sinterizados de NdFeB se basa principalmente en sus propiedades magnéticas. Sin embargo, debido a los diferentes entornos y condiciones de uso, además de los requisitos de rendimiento magnético, también existen requisitos de rendimiento mecánico y químico para los imanes. Por ejemplo, algunos imanes permanentes se utilizan en maquinaria giratoria de alta velocidad y deben soportar grandes fuerzas centrífugas, se utilizan en entornos de vibración, soportan una aceleración extremadamente alta (3 g ~ 5 g) o están sujetos a tensión al instalar los imanes. Puede pelarse, caerse, arrinconarse o agrietarse, etc., por lo que es natural tener requisitos para las propiedades mecánicas del imán.
¿Cuáles son las propiedades mecánicas de los materiales?
Las propiedades mecánicas de los materiales generalmente incluyen resistencia, dureza, plasticidad y tenacidad. Estos parámetros de propiedades mecánicas tienen diferentes significados físicos.
La resistencia se refiere a la capacidad máxima de un material para resistir los efectos dañinos de fuerzas externas. La intensidad se divide en diferentes tipos según las diferentes formas de fuerza externa:
- La resistencia a la tracción (resistencia a la tracción) se refiere al límite de resistencia cuando la fuerza externa es fuerza de tracción
- La resistencia a la compresión se refiere al límite de resistencia cuando una fuerza externa es presión.
- La resistencia a la flexión se refiere al límite de resistencia cuando una fuerza externa es perpendicular al eje del material y hace que el material se doble.
La dureza se refiere a la capacidad de un material para resistir localmente la presión de objetos duros contra su superficie. Es un indicador para comparar la suavidad y dureza de varios materiales. Cuanto mayor sea la dureza, mayor será la capacidad del metal para resistir la deformación plástica.
La plasticidad se refiere a la capacidad de un material sólido para resistir la deformación bajo una determinada fuerza externa. Un material puede deformarse permanentemente sin destruirse bajo la acción de una fuerza externa.
La tenacidad representa la capacidad de un material para absorber energía durante la deformación y ruptura plástica. Cuanto mejor sea la tenacidad, menos probable será que se produzca una fractura frágil. En ciencia de materiales y metalurgia, la tenacidad se refiere a la resistencia de un material a romperse cuando se somete a una fuerza que lo deforma. Es la relación entre la energía que el material puede absorber antes de romperse y su volumen.
Propiedades mecánicas del NdFeB sinterizado
El NdFeB sinterizado es un material quebradizo. Sus propiedades mecánicas son duras y quebradizas, es decir, alta resistencia y baja tenacidad. Casi no hay deformación plástica antes de la fractura, es decir, se fractura durante la etapa de deformación elástica.
La siguiente figura es una comparación del producto de energía magnética (BH)m y la tenacidad a la fractura de varios materiales magnéticos permanentes. Podemos encontrar que el NdFeB sinterizado tiene el producto de energía magnética (BH) m más alto, y la tenacidad a la fractura sigue siendo comparable a la de los imanes permanentes Sm2Tm17, SmCo5 y de ferrita, porque todos son materiales magnéticos permanentes basados en compuestos intermetálicos y pertenecen a materiales frágiles. . Los materiales unidos con imanes permanentes de tierras raras, Fe-Cr-Co y el acero magnético tienen la mejor tenacidad a la fractura, pero su producto de energía magnética (BH)m es mucho menor que el del NdFeB sinterizado.
Los materiales frágiles suelen utilizar tres indicadores para describir las propiedades mecánicas del material:
1. La tenacidad a la fractura generalmente refleja la resistencia cuando las grietas se expanden en el material. La unidad es MPa·m1/2. La prueba de tenacidad a la fractura de materiales requiere una máquina de prueba de tracción, un sensor de tensión, un extensómetro, un medidor de tensión dinámico con amplificación de señal, etc. Además, la muestra debe convertirse en una lámina delgada.
2. La resistencia al impacto (tenacidad a la fractura por impacto) refleja la energía absorbida por el material durante el proceso de fractura bajo la acción de la tensión de impacto. La unidad es J/m2. El valor medido de la resistencia al impacto es demasiado sensible al tamaño, la forma, la precisión del procesamiento y el entorno de prueba de la muestra, y la dispersión del valor medido será relativamente grande.
3. La resistencia a la flexión se mide mediante el método de flexión de tres puntos. Debido a que la muestra es fácil de procesar y la medición simple, se usa más comúnmente para describir las propiedades mecánicas de los imanes de NdFeB sinterizados.
Las características de alta resistencia y baja tenacidad de los materiales magnéticos permanentes de NdFeB sinterizados están determinadas por su estructura cristalina. Además, los dos factores siguientes afectarán la resistencia a la flexión de los imanes permanentes de NdFeB sinterizados y también son formas de mejorar su resistencia.
1. El contenido de Nd tiene cierta influencia en la resistencia del NdFeB sinterizado. Los resultados experimentales muestran que, bajo determinadas condiciones, cuanto mayor es el contenido de Nd, mayor es la resistencia del material.
2. La adición de otros elementos metálicos tiene cierto impacto en la resistencia del NdFeB sinterizado. Cuando se añade una cierta cantidad de Ti, Nb o Cu, se mejora la tenacidad a la fractura por impacto del imán permanente; cuando se añade una pequeña cantidad de Co, se mejora la resistencia a la flexión del imán permanente.
Las propiedades mecánicas integrales del NdFeB sinterizado no son lo suficientemente altas, lo que es una de las razones importantes que limitan su aplicación en áreas más amplias. Si se puede mejorar la dureza del producto y al mismo tiempo garantizar que las propiedades magnéticas mejoren o no cambien, el NdFeB sinterizado en los campos militar, aeroespacial y otros desempeñará un papel más importante y entrará en un nuevo período de desarrollo.