Imágenes HAADF-STEM e ilustraciones esquemáticas de imanes convencionales e imanes recientemente desarrollados. Crédito:Instituto Coreano de Ciencia de los Materiales (KIMS)
Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Jung-Goo Lee y el Dr. Tae-Hoon Kim del Departamento de Materiales Magnéticos en la División de Materiales en Polvo del Instituto de Ciencia de los Materiales de Corea (KIMS), un instituto de investigación financiado por el gobierno bajo el Ministerio de La ciencia y las TIC lograron desarrollar imanes permanentes que ahorran tierras raras y que pueden reemplazar los imanes comerciales de grado 42M al mismo tiempo que reducen la cantidad de neodimio (Nd), un costoso material de tierras raras, en aproximadamente un 30 %. La tecnología alcanzó el nivel comercial de rendimiento que se utiliza actualmente en la industria, aunque se reduce la cantidad de recursos de tierras raras de alto precio.
El neodimio es un material caro y de suministro inestable, pero es esencial para la fabricación de imanes permanentes de tierras raras. Para desarrollar un imán permanente reducido en Nd, se aumentó el contenido de cerio (Ce), un elemento económico, en lugar de reducir el contenido de Nd. Hasta ahora, con el aumento del contenido de Ce, el deterioro de las propiedades magnéticas era inevitable. El equipo de investigación se centró en aclarar el motivo y el mecanismo del deterioro de las propiedades magnéticas causado por el aumento del contenido de Ce, y resolvieron con éxito el problema de los imanes permanentes reducidos en tierras raras mediante el control de la microestructura a escala atómica.
Los investigadores descubrieron que se formaron partículas magnéticas innecesarias durante el proceso de fabricación, la razón subyacente del deterioro de las propiedades magnéticas y microestructurales de los imanes. Modificaron la microestructura y mejoraron las propiedades magnéticas al evitar la difusión de átomos para suprimir la formación de partículas magnéticas innecesarias.
El equipo de investigación aplicó el método de hilado por fusión y el método de deformación en caliente, que tienen tasas de enfriamiento muy rápidas en comparación con el proceso convencional, al proceso de fabricación de precursores reducidos en tierras raras e imanes a granel finales, respectivamente. Como resultado, lograron optimizar la microestructura de los imanes al suprimir la formación de partículas magnéticas innecesarias. Además, pudieron mejorar simultáneamente la magnetización residual y la fuerza coercitiva, que son las principales propiedades de los imanes permanentes.
Las propiedades de los imanes desarrollados han alcanzado el nivel más alto del mundo. Crédito:Instituto Coreano de Ciencia de los Materiales (KIMS)
El mercado nacional de imanes permanentes de tierras raras para motores de alta eficiencia tenía un valor de 186.000 millones de dólares al año en 2021, y Corea depende de las importaciones del material. Teniendo en cuenta los problemas actuales, como el uso de armas de China de los recursos de tierras raras, las restricciones de exportación de materiales magnéticos de Japón y la neutralidad global de carbono, la localización de materiales de imanes permanentes de tierras raras es necesaria para Corea. Cuando esta tecnología se comercialice, podrá utilizarse en industrias de alto valor añadido como vehículos eléctricos, drones, coches voladores y barcos eléctricos que requieran motores de alta eficiencia.
El Dr. Tae-Hoon Kim, investigador sénior de KIMS, que dirigió el equipo de investigación, dijo:"Cuando se comercialice la tecnología, resolverá simultáneamente los problemas de recursos y los problemas de materiales, piezas y equipos en el mercado doméstico de tierras raras permanente". mercados de imanes. Esto es solo el comienzo. Con más investigaciones en el futuro, no escatimaremos esfuerzos para liderar el desarrollo de la industria nacional de imanes permanentes de tierras raras".
Los resultados de la investigación se publicaron en Scripta Materialia el 17 de marzo. + Explora más
