En forskargrupp ledd av Dr Jung-Goo Lee och Dr Tae-Hoon Kim vid avdelningen för magnetiska material i avdelningen för pulvermaterial vid Korea Institute of Materials Science (KIMS), ett statligt finansierat forskningsinstitut under ministeriet för Science and ICT, lyckades utveckla sällsynta jordartsmetallbesparande permanentmagneter som kan ersätta de 42M-klassade kommersiella magneterna samtidigt som de minskar mängden neodym (Nd), ett dyrt sällsynt jordartsmetallmaterial, med cirka 30 %. Tekniken uppnådde den kommersiella prestandanivå som för närvarande används i branschen, även om mängden dyra sällsynta jordartsmetaller minskar.

Neodym är ett dyrt och instabilt tillfört material, men det är viktigt för tillverkning av sällsynta jordartsmetaller permanentmagneter. För att utveckla en Nd-reducerad permanentmagnet höjdes halten av cerium (Ce), ett billigt grundämne, istället för att minska halten av Nd. Fram till nu, med det ökade innehållet av Ce, var försämring av de magnetiska egenskaperna oundviklig. Forskargruppen fokuserade på att klargöra orsaken till och mekanismen för försämringen av de magnetiska egenskaperna orsakade av det ökade Ce-innehållet, och de löste framgångsrikt problemet med sällsynta jordartsmetaller reducerade permanentmagneter genom att kontrollera mikrostrukturen i atomär skala.

Forskarna upptäckte att onödiga magnetiska partiklar bildades under tillverkningsprocessen, den bakomliggande orsaken till försämringen av magneternas magnetiska och mikrostrukturella egenskaper. De modifierade mikrostrukturen och förbättrade de magnetiska egenskaperna genom att förhindra diffusion av atomer så att bildningen av onödiga magnetiska partiklar undertrycks.

Forskargruppen tillämpade smältspinningsmetoden och varmdeformationsmetoden, som har mycket snabba nedkylningshastigheter jämfört med den konventionella processen, på processen att tillverka sällsynta jordartsmetallreducerade prekursorer respektive slutliga bulkmagneter. Som ett resultat lyckades de optimera magneternas mikrostruktur genom att undertrycka bildningen av onödiga magnetiska partiklar. Dessutom kunde de samtidigt förbättra den kvarvarande magnetiseringen och koercitivkraften, som är de huvudsakliga egenskaperna hos permanentmagneter.

Den inhemska marknaden för permanentmagneter av sällsynta jordartsmetaller för högeffektiva motorer var värd 186 miljarder dollar per år 2021, och Korea är beroende av import av materialet. Med tanke på aktuella frågor som Kinas beväpning av sällsynta jordartsmetaller, Japans exportrestriktioner för magnetiska material och global kolneutralitet, är lokalisering av sällsynta jordartsmetaller permanentmagnetmaterial nödvändig för Korea. När denna teknik kommersialiseras kan den användas i branscher med högt förädlingsvärde som elfordon, drönare, flygande bilar och elektriska fartyg som kräver högeffektiva motorer.

Dr. Tae-Hoon Kim, senior forskare vid KIMS, som ledde forskargruppen, sa:"När tekniken kommersialiseras kommer den samtidigt att lösa resursproblemen och material-, delar och utrustningsproblem i den inhemska permanenta sällsynta jordartsmetallen. magnetmarknader. Detta är bara början. Med ytterligare forskning i framtiden kommer vi inte att spara några ansträngningar för att leda utvecklingen av den inhemska industrin för permanentmagneter för sällsynta jordartsmetaller."

Forskningsresultaten publicerades i Scripta Materialia den 17 mars. + Utforska vidare

Hoppas på en ny permanentmagnet som är billig och hållbar