Een onderzoeksteam onder leiding van Dr. Jung-Goo Lee en Dr. Tae-Hoon Kim van het Department of Magnetic Materials in de Powder Materials Division van het Korea Institute of Materials Science (KIMS), een door de overheid gefinancierd onderzoeksinstituut onder het ministerie van Wetenschap en ICT zijn erin geslaagd om zeldzame-aarde-besparende permanente magneten te ontwikkelen die de 42M-gegradeerde commerciële magneten kunnen vervangen, terwijl de hoeveelheid neodymium (Nd), een duur materiaal van zeldzame aardmetalen, met ongeveer 30% wordt verminderd. De technologie bereikte het commerciële prestatieniveau dat momenteel in de industrie wordt gebruikt, hoewel de hoeveelheid dure zeldzame aardbronnen is verminderd.

Neodymium is een duur en onstabiel geleverd materiaal, maar het is essentieel voor de productie van zeldzame aardmetalen permanente magneten. Om een ​​Nd-gereduceerde permanente magneet te ontwikkelen, werd het gehalte aan cerium (Ce), een goedkoop element, verhoogd in plaats van het gehalte aan Nd te verlagen. Tot nu toe, met het verhoogde gehalte aan Ce, was verslechtering van de magnetische eigenschappen onvermijdelijk. Het onderzoeksteam concentreerde zich op het verduidelijken van de reden voor en het mechanisme van de verslechtering van de magnetische eigenschappen veroorzaakt door het verhoogde Ce-gehalte, en ze losten met succes het probleem van zeldzame-aarde-gereduceerde permanente magneten op door de microstructuur op atomaire schaal te beheersen.

De onderzoekers ontdekten dat er tijdens het fabricageproces onnodige magnetische deeltjes werden gevormd, de onderliggende reden voor de verslechtering van de magnetische en microstructurele eigenschappen van de magneten. Ze veranderden de microstructuur en verbeterden de magnetische eigenschappen door de diffusie van atomen te voorkomen, zodat de vorming van onnodige magnetische deeltjes wordt onderdrukt.

Het onderzoeksteam paste de smelt-spinmethode en de hete-vervormingsmethode toe, die zeer hoge afkoelsnelheden hebben in vergelijking met het conventionele proces, op het proces van respectievelijk de fabricage van voorlopers met een gereduceerde zeldzame aarde en de uiteindelijke bulkmagneten. Hierdoor zijn ze erin geslaagd de microstructuur van de magneten te optimaliseren door de vorming van onnodige magnetische deeltjes te onderdrukken. Bovendien waren ze in staat om tegelijkertijd de restmagnetisatie en dwangkracht te verbeteren, de belangrijkste eigenschappen van permanente magneten.

De binnenlandse markt voor permanente magneten van zeldzame aardmetalen voor hoogrendementsmotoren was in 2021 goed voor $ 186 miljard per jaar, en Korea is afhankelijk van de invoer van het materiaal. Gezien de huidige problemen zoals China's bewapening van zeldzame aardbronnen, de exportbeperkingen van Japan op magnetische materialen en wereldwijde koolstofneutraliteit, is lokalisatie van zeldzame aardmetalen materialen noodzakelijk voor Korea. Wanneer deze technologie wordt gecommercialiseerd, kan deze worden gebruikt in industrieën met een hoge toegevoegde waarde, zoals elektrische voertuigen, drones, vliegende auto's en elektrische schepen die zeer efficiënte motoren vereisen.

Dr. Tae-Hoon Kim, een senior onderzoeker bij KIMS, die het onderzoeksteam leidde, zei:"Wanneer de technologie wordt gecommercialiseerd, zal het tegelijkertijd de problemen met hulpbronnen en materiaal, onderdelen en apparatuur in de binnenlandse zeldzame-aarde permanent oplossen. magneetmarkten. Dit is nog maar het begin. Met verder onderzoek in de toekomst zullen we alles in het werk stellen om de ontwikkeling van de binnenlandse zeldzame-aarde-permanente magneetindustrie te leiden."

De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Scripta Materialia op 17 maart. + Verder verkennen

Hoop op een nieuwe permanente magneet die goedkoop en duurzaam is