Историјата на постојаните магнети за ретки земји за мотори

Елементи од ретки земји (постојани магнети за ретки земји) се 17 метални елементи во средината на периодниот систем (атомски броеви 21, 39 и 57-71) кои имаат необични флуоресцентни, спроводливи и магнетни својства што ги прават некомпатибилни со почестите метали како што е железото) е многу корисно кога легирани или измешани во мали количини. Геолошки гледано, ретките земјени елементи не се особено ретки. Депозити на овие метали се наоѓаат во многу делови на светот, а некои елементи се присутни во приближно иста количина како бакар или калај. Сепак, елементите на ретка земја никогаш не биле пронајдени во многу високи концентрации и често се мешаат едни со други или со радиоактивни елементи како што е ураниумот. Хемиските својства на ретките земјени елементи го отежнуваат одвојувањето од околните материјали, а овие својства, исто така, го прават тешко да се прочистат. Тековните методи на производство бараат големи количества руда и генерираат големи количини опасен отпад за да се извлечат само мали количества ретки земјени метали, со отпад од методите на преработка вклучувајќи радиоактивна вода, токсичен флуор и киселини.

Најраните откриени постојани магнети биле минерали кои обезбедувале стабилно магнетно поле. До почетокот на 19 век, магнетите беа кревки, нестабилни и направени од јаглероден челик. Во 1917 година, Јапонија откри кобалт магнет челик, кој направи подобрувања. Перформансите на постојаните магнети продолжија да се подобруваат од нивното откритие. За Alnicos (легури Al/Ni/Co) во 1930-тите, оваа еволуција се манифестираше во максималниот број на зголемен енергетски производ (BH)max, што значително го подобри факторот на квалитет на постојаните магнети, а за даден волумен на магнети, максималната енергетска густина може да се претвори во моќност што може да се користи во машини кои користат магнети.

Првиот феритен магнет беше случајно откриен во 1950 година во лабораторијата за физика што припаѓа на индустриското истражување Philips во Холандија. Асистентот го синтетизирал по грешка - требало да подготви уште еден примерок за проучување како полупроводнички материјал. Откриено е дека всушност е магнетно, па му било предадено на магнетниот истражувачки тим. Поради добрите перформанси како магнет и пониските трошоци за производство. Како таков, тоа беше производ развиен од Philips кој го означи почетокот на брзото зголемување на употребата на постојани магнети.

Во 1960-тите, првите магнети за ретки земји(постојани магнети за ретки земји)биле направени од легури на елементот лантанид, итриум. Тие се најсилните постојани магнети со висока магнетизација на сатурација и добра отпорност на демагнетизација. Иако се скапи, кревки и неефикасни на високи температури, тие почнуваат да доминираат на пазарот бидејќи нивните апликации стануваат се порелевантни. Сопственоста на персонални компјутери стана широко распространета во 1980-тите, што значеше голема побарувачка за постојани магнети за хард дискови.

Легурите како самариум-кобалт беа развиени во средината на 1960-тите со првата генерација на преодни метали и ретки земји, а кон крајот на 1970-тите, цената на кобалтот значително се зголеми поради нестабилните залихи во Конго. Во тоа време, највисоките постојани магнети со самариум-кобалт (BH)max беа највисоки и истражувачката заедница мораше да ги замени овие магнети. Неколку години подоцна, во 1984 година, развојот на постојани магнети базирани на Nd-Fe-B беше првпат предложен од Сагава и сор. Користејќи ја технологијата за металургија на прав во Sumitomo Special Metals, користејќи го процесот на вртење со топење од General Motors. Како што е прикажано на сликата подолу, (BH)max се подобри во текот на речиси еден век, почнувајќи од ≈1 MGOe за челик и достигнувајќи околу 56 MGOe за NdFeB магнети во текот на изминатите 20 години.

Одржливоста во индустриските процеси неодамна стана приоритет, а елементите на ретките земји, кои беа препознаени од земјите како клучни суровини поради нивниот висок ризик за снабдување и економско значење, отворија области за истражување на нови постојани магнети без ретки земји. Една можна насока за истражување е да се погледне наназад на најраните развиени трајни магнети, феритни магнети и дополнително да се проучуваат користејќи ги сите нови алатки и методи достапни во последните децении. Неколку организации сега работат на нови истражувачки проекти кои се надеваат дека ќе ги заменат магнетите за ретки земји со позелени, поефикасни алтернативи.