Новый сплав — потенциальная замена высокоэффективных постоянных магнитов, используемых в автомобильных двигателях и ветряных турбинах, — исключает использование одного из самых редких и самых дорогих редкоземельных элементов, диспрозия, и вместо этого использует церий, самый распространенный редкоземельный элемент.В результате сплав неодима, железа и бора, совместно легированный церием и кобальтом, стал менее дорогим материалом со свойствами, которые не уступают традиционным спеченным магнитам, содержащим диспрозий.
Эксперименты, проведенные в лаборатории Эймса исследователем Арджуном Патхаком и Махмудом Ханом (ныне работающим в Университете Майами), продемонстрировали, что собственная коэрцитивная сила церийсодержащего сплава — способность магнитного материала противостоять размагничиванию — намного превосходит таковую у диспрозия. содержащие магниты при высоких температурах. Эти материалы как минимум на 20-40 процентов дешевле магнитов, содержащих диспрозий.«Это весьма впечатляющий результат; мы обнаружили, что этот материал работает лучше, чем что-либо еще, при температурах выше 150 ° C», — сказал Гшнайднер. «Это важное соображение для высокотемпературных приложений».Предыдущие попытки использовать церий в редкоземельных магнитах потерпели неудачу, потому что он снижает температуру Кюри — температуру, выше которой сплав теряет свои свойства постоянного магнита.
Но исследовательская группа обнаружила, что совместное допирование с кобальтом позволило им заменить диспрозий церием без потери желаемых магнитных свойств.Поиск сопоставимого материала-заменителя является ключом к снижению зависимости производства от диспрозия; текущий спрос на него намного превосходит источники добычи и переработки.Статья «Церий: маловероятная замена диспрозия в высокоэффективных постоянных магнитах на Nd-Fe-B» была опубликована в журнале Advanced Materials в соавторстве с Арджуном К. Патхаком, Махмудом Ханом, Карлом. А. Гшнайднер, Ральф В. Маккаллум, Лин Чжоу, Кевей Сан, Кевин В. Деннис, Мэтью Дж.
Крамер и Виталий Печарский из лаборатории Эймса; Чен Чжоу из MEDA Engineering and Technical Services LLC; и Фредерик Э. Пинкертон из Центра исследований General Motors.Исследование было поддержано программой ARPA-E REACT Министерства энергетики США (Агентство перспективных исследовательских проектов — Энергетические альтернативы редкоземельным элементам в критических технологиях), которая разрабатывает экономически эффективные альтернативы редкоземельным элементам, природным минералам с уникальными магнитными свойствами. используется в двигателях электромобилей (EV) и ветряных генераторах.
Проекты РЕАКТ выявляют дешевые и доступные материалы для замены редкоземельных элементов, одновременно поощряя существующие технологии к их более эффективному использованию.