En muchos campos, como los aeroespaciales, la fabricación de automóviles y la electrónica de energía, los entornos de alta temperatura plantean desafíos severos para el rendimiento de los imanes. Los imanes tradicionales son propensos a la atenuación magnética o incluso la desmagnetización a altas temperaturas, y la aparición de imanes resistentes a alta temperatura proporciona un soporte clave para el desarrollo de estos campos.
Los imanes resistentes a alta temperatura incluyen principalmente imanes NDFEB, imanes SMCO, imanes de alnico y imanes de ferrita. Los diferentes tipos de imanes resistentes a alta temperatura tienen sus propias características únicas.
Los imanes NDFEB son uno de los imanes resistentes a alta temperatura más comunes y de alto rendimiento en el mercado. Tiene propiedades magnéticas extremadamente altas, y su BHmax es más de 10 veces más alto que el de la ferrita. En términos de temperatura de funcionamiento, los imanes NDFEB de alto rendimiento pueden funcionar a temperaturas de hasta 200 grados Celsius, y algunos imanes NDFEB especialmente diseñados pueden incluso mantener el magnetismo en entornos de alta temperatura por encima de 400 grados Celsius. Sin embargo, los imanes NDFEB son químicamente activos y para evitar la corrosión, generalmente requieren tratamientos superficiales como electroplatización de zinc, níquel, oro y epoxi.
Los imanes de cobalto de Samario se pueden dividir en SMCO5 y SM2CO17 de acuerdo con su composición. Como un imán permanente de tierras raras, no solo tiene un producto de alta energía magnética (14-28mgoe), sino que también tiene fuerza coercitiva confiable y buenas características de temperatura. Los imanes de cobalto de Samario pueden mantener su fuerza magnética sin cambios en entornos de alta temperatura, pueden soportar entornos de trabajo de alta temperatura muy por encima de 500 ℃ -600 ℃ y tener una temperatura de alta curie, lo que les permite desempeñar un papel magnético de manera estable en entornos de alta temperatura.
Los imanes de Alnico son aleaciones compuestas de aluminio, níquel, cobalto, hierro y otros metales traza, y se pueden hacer en varios tamaños y formas a través de un proceso de fundición. Tiene buena maquinabilidad, y los imanes permanentes de Alnico fundido tienen el coeficiente de temperatura reversible más bajo y pueden funcionar a temperaturas de hasta 600 grados centígrados.
Las principales materias primas de los imanes de ferrita son BAFE12O19 y SRFE12O19, que se fabrican con tecnología de cerámica. Es un material duro y frágil con resistencia a la temperatura, bajo costo y rendimiento moderado, y es uno de los imanes permanentes más utilizados.
Principio de resistencia de alta temperatura de imanes resistentes a la alta temperatura
La razón por la cual los imanes resistentes a alta temperatura pueden mantener propiedades magnéticas estables en ambientes de alta temperatura se debe a su estructura física y química especial. Desde un punto de vista microscópico, el magnetismo de los imanes proviene de los momentos magnéticos generados por el giro y el movimiento orbital de los electrones dentro de los átomos. A temperatura normal, la disposición de estos momentos magnéticos tiene un cierto orden, formando así el magnetismo macroscópico.
Cuando la temperatura aumenta, se intensifica el movimiento térmico de los átomos, lo que interferirá con la disposición de los momentos magnéticos. Para los imanes ordinarios, a medida que aumenta la temperatura, la disposición ordenada de los momentos magnéticos se destruye gradualmente, lo que resulta en un magnetismo debilitado. Los imanes resistentes a la alta temperatura mejoran la interacción entre los momentos magnéticos a través de formulaciones de materiales especiales y diseño de microestructura, para que aún puedan mantener una disposición relativamente estable a altas temperaturas.
Por ejemplo, la disposición atómica específica de los elementos de tierras raras Samario y el cobalto en los imanes de cobalto de Samario forma una estructura magnética estable que puede resistir la interferencia del movimiento térmico causado por la alta temperatura, manteniendo así las altas propiedades magnéticas. Al mismo tiempo, la estructura cristalina de los imanes resistentes a la alta temperatura también tiene una alta estabilidad térmica, puede soportar altas temperaturas sin cambios de fase obvios y asegura aún más la estabilidad de su magnetismo.
Proceso de producción de imanes resistentes a alta temperatura
El proceso de producción de imanes resistentes a la alta temperatura tiene una influencia importante en su rendimiento. Tomando los imanes de NDFEB como ejemplo, los procesos de producción comunes incluyen NDFEB sinterizado y NDFEB unida.
NDFEB sinterizado está hecho por metalurgia en polvo. Primero, las materias primas de NDFEB están fundidas y en polvo, luego presionadas y formadas, sinterizadas a alta temperatura para densificar el imán, y finalmente el producto terminado se obtiene mediante procesamiento mecánico y tratamiento de superficie. NDFEB sinterizado tiene un producto de energía magnética extremadamente alta y una fuerza coercitiva, pero su textura es dura y frágil, y es propensa a defectos como grietas durante el procesamiento.
NDFEB unido es un imán compuesto realizado mediante una mezcla de polvo NDFEB uniformemente con resina, plástico o bajo metal de punto de fusión, y luego presionando, extruyendo o moldeo por inyección. NDFEB unido tiene magnetismo en todas las direcciones y puede procesarse en anillos de paredes delgadas o imanes delgados con formas complejas. Tiene una alta precisión dimensional y puede seleccionar arbitrariamente la dirección de magnetización del imán. Sin embargo, las propiedades magnéticas de NDFEB unidas son más bajas que las de NDFEB sinterizado.
El proceso de producción de los imanes de cobalto de Samario es relativamente complejo, lo que requiere un control preciso de la composición y proporción de materias primas, así como parámetros como la temperatura y el tiempo de sinterización. Durante el proceso de producción, es necesario asegurarse de que la microestructura del imán sea uniforme y densa para lograr buenas propiedades magnéticas y alta resistencia a la temperatura.
Campos de aplicación de imanes resistentes a alta temperatura
Los imanes resistentes a alta temperatura se usan ampliamente en muchos campos. En el campo aeroespacial, se pueden usar imanes de alta temperatura para fabricar sensores magnéticos, equipos de energía y componentes clave en rotadores de alta velocidad y sistemas de control de aeronaves. Dado que el equipo aeroespacial enfrentará entornos extremos, como alta temperatura, alta presión y una fuerte radiación durante la operación, el rendimiento estable de los imanes resistentes a la alta temperatura puede garantizar la confiabilidad y la seguridad del equipo.
El campo de fabricación de automóviles también es un importante mercado de aplicaciones para imanes resistentes a la alta temperatura. En la fabricación de componentes como motores de automóviles, generadores, entrantes y sistemas de dirección asistida eléctrica, los imanes resistentes a la alta temperatura juegan un papel clave. Por ejemplo, en los motores de automóviles, se pueden utilizar imanes resistentes a la temperatura a alta temperatura para fabricar el núcleo de las bobinas de encendido para mejorar la eficiencia de encendido y, por lo tanto, mejorar el rendimiento del motor.
En el campo de la electrónica de potencia, los imanes resistentes a alta temperatura se usan ampliamente en motores, generadores, transformadores, bombas electromagnéticas y otros equipos debido a su alta permeabilidad magnética y bajo consumo de energía. En la industria petroquímica, se pueden usar imanes de alta temperatura en varios reactores, separadores, compresores y otros equipos para lograr un control automático de equipos y optimizar el proceso de producción.
En el campo de los dispositivos médicos, los imanes de alta temperatura a menudo se usan para fabricar partes de precisión de equipos como resonancia magnética (resonancia magnética y resonancia magnética nuclear (RMN) para mejorar la precisión y estabilidad del equipo. Además, los imanes de alta temperatura también se usan en astronomía, exploración geológica, procesamiento térmico, descalificación magnética, terapia magnética y otros campos.
Tendencia de desarrollo de imanes resistentes a alta temperatura
Con el avance continuo de la ciencia y la tecnología, el desarrollo de imanes resistentes a la alta temperatura ha mostrado algunas tendencias obvias. En términos de mejora del rendimiento, se espera que los imanes resistentes a alta temperatura tengan un mayor producto de energía magnética, una mejor estabilidad de la temperatura y una mayor resistencia a la corrosión en el futuro. Al mejorar las formulaciones de materiales y los procesos de producción, el personal de I + D puede mejorar aún más las propiedades magnéticas de los imanes para que puedan mantener el magnetismo estable a temperaturas más altas.
En términos de expansión del campo de aplicación, imanes resistentes a alta temperatura Puede usarse en entornos más de alta temperatura, alta resistencia y altamente corrosiva, como energía nuclear, exploración de aguas profundas y otros campos. En el campo de la energía nuclear, se pueden usar imanes resistentes a alta temperatura en componentes clave, como el mecanismo de accionamiento de la barra de control de los reactores nucleares para garantizar el funcionamiento seguro y estable de los reactores nucleares. En el campo de la exploración de aguas profundas, se pueden utilizar imanes resistentes a alta temperatura para fabricar sensores y dispositivos de impulso para detectores de aguas profundas para adaptarse al ambiente duro de alta presión y alta temperatura en el mar profundo.
En términos de protección del medio ambiente y desarrollo sostenible, la producción futura de imanes resistentes a la alta temperatura prestará más atención a la protección del medio ambiente y al uso racional de los recursos. El personal de I + D se comprometerá a desarrollar nuevos materiales y procesos de producción ecológicos para reducir el impacto en el medio ambiente, al tiempo que mejora la tasa de utilización de los recursos y el logro de desarrollo sostenible de la industria magnética resistente a la alta temperatura.
Como material magnético con un rendimiento estable en entornos de alta temperatura, los imanes resistentes a alta temperatura juegan un papel irremplazable en la industria y la ciencia y la tecnología modernas. Con el avance continuo de la tecnología, el rendimiento de los imanes resistentes a la alta temperatura continuará mejorando, y el campo de aplicación continuará expandiéndose, lo que hace mayores contribuciones al desarrollo de la sociedad humana.
