NdFeB-Magnete sind aufgrund ihrer hervorragenden magnetischen Eigenschaften als Seltenerd-Permanentmagnete der dritten Generation weit verbreitet. Allerdings weisen NdFeB-Magnete auch Nachteile auf, wie eine niedrige Curietemperatur, einen hohen Koerzitivfeldstärken-Temperaturkoeffizienten und eine geringe chemische Stabilität. Der enorme Verbrauch von Praseodym, Neodym, Dysprosium und Terbium an Seltenen Erden führt zu Bedenken hinsichtlich der Umweltschäden und der Nachhaltigkeit der Seltenerdressourcen. Daher arbeiten Magnetwerkstoffe kontinuierlich an der Verbesserung der Leistung von NdFeB-Permanentmagneten und entwickeln gleichzeitig aktiv neue Permanentmagnetmaterialien.
Im Jahr 1990 synthetisierte der irische Professor Coey mittels Gas-Feststoff-Reaktion interstitielle intermetallische RE2Fe17Nx-Verbindungen. Durch Forschung fand er heraus, dass Sm2Fe17Nx-Verbindungen hervorragende intrinsische magnetische Eigenschaften aufweisen, was die Geburtsstunde der Seltenerd-Permanentmagnete SmFeN markierte. Das theoretisch maximale magnetische Energieprodukt von Samarium-Eisen-Stickstoff-Permanentmagneten erreicht 62 MGOe (etwas niedriger als Nd2Fe14B, 64 MGOe). Ihre Koerzitivkraft und Curietemperatur sind deutlich höher als die von NdFeB, sodass sie in Hochtemperaturumgebungen wie Motoren breiter eingesetzt werden können.
| Magnettyp | Curietemperatur (℃) | Sättigungsmagnetisierung μ0Ms(T) | Magnetokristallines Anisotropiefeld μ0Ha(T) | Maximale magnetische Energie BHmax (kJ/m3) |
| Sm2Fe17Nx | 476 | 1.57 | 15.6 | 470 |
| Nd2Fe14B | 307 | 1.61 | 8.0 | 516 |
Samarium-Eisen-Stickstoff verfügt nicht nur über hervorragende magnetische Eigenschaften, sondern auch über eine gute Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit. Im Vergleich zu Samarium-Kobalt enthält er keine strategischen Metalle; im Vergleich zu Neodym-Eisen-Bor benötigt er keine teuren Seltenen Erden wie Praseodym, Neodym, Dysprosium und Terbium. (Der Samarium-Gehalt ist relativ hoch und der Preis niedrig.) Samarium-Eisen-Stickstoff erfüllt alle Voraussetzungen für ein neues Permanentmagnetmaterial. Diese attraktiven Aussichten machten Samarium-Eisen-Stickstoff einst zum wichtigsten Thema in der Forschung und Entwicklung von Permanentmagnetmaterialien. Seit der Entdeckung der Seltenerd-Permanentmagnetmaterialien der Sm₂Fe₁₁Nx-Reihe durch Coey et al. hat die Forschung zu Permanentmagnetmaterialien der Sm₂Fe₁₁Nx-Reihe weltweit stark zugenommen. Hunderte von Laboren weltweit forschten auf diesem Gebiet. Zahlreiche nachfolgende Experimente zeigten jedoch, dass dieses Permanentmagnetmaterial auf dem Weg zur Industrialisierung nicht erfolgreich war, und die Forschung war wechselhaft.
In den letzten Jahren haben die rasante Entwicklung der Automobilindustrie sowie die Miniaturisierung und das geringe Gewicht elektronischer Geräte zu höheren Anforderungen an die Betriebstemperatur und die magnetische Leistung von Permanentmagneten geführt. Seltenerd-Permanentmagnetmaterialien der Sm2Fe17Nx-Serie zeichnen sich durch gute Temperaturbeständigkeit und Stabilität sowie hervorragende magnetische Eigenschaften aus. Ihr potenzieller Anwendungswert hat erneut die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit auf sich gezogen und einen neuen Forschungs- und Entwicklungsboom ausgelöst. Aufgrund der Preissteigerungen durch die großflächige Entwicklung und Nutzung von Seltenen Erden hat der Preisanstieg bei Nd zu höheren Produktionskosten für Nd-Fe-B geführt, während das Seltene Erdmaterial Sm relativ im Überfluss vorhanden ist. Die Entwicklung von Sm-Fe-N trägt zur Kostensenkung und einer stärkeren Nutzung der Seltenerdressourcen bei. Daher wird Sm-Fe-N voraussichtlich Nd-Fe-B sowohl hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften als auch der Produktionskosten ersetzen und sich zum mit Spannung erwarteten Seltenerd-Permanentmagnetmaterial der vierten Generation entwickeln.
Nach mehr als 20 Jahren Forschung und Entwicklung ist das Problem der industriellen Massenproduktion von SmFeN noch immer nicht gelöst. Studien haben ergeben, dass sich SmFeN bei Temperaturen über 873 K in SmN und Fe zersetzt und seine permanentmagnetischen Eigenschaften verliert. Seine Anwendung in Sintermagneten ist weitgehend eingeschränkt. Aus SmFeN können derzeit nur Spritzgussmagnete, Verbundmagnete und Gummimagnete hergestellt werden. Ursprünglich wurden organische Substanzen wie Nylon und Epoxidharz als Bindemittel verwendet. Da diese Bindemittel nur unter 200 °C einsetzbar sind, kann ihr volles Potenzial nicht ausgeschöpft werden. Sm2Fe17Nx bietet den Vorteil einer guten Hochtemperaturbeständigkeit. Daher sind technologische Durchbrüche und die Entwicklung neuer Bindemittel entscheidend für den Wettbewerb zwischen Sm2Fe17Nx-Magneten und NdFeB-Magneten. In den letzten Jahren haben einige niedrigschmelzende Metalle zunehmend an Aufmerksamkeit gewonnen. Niedrigschmelzende Metalle wie Zn und Sn werden häufig als Bindemittel verwendet. Da niedrigschmelzende Metalle wie Zn jedoch als Bindemittel verwendet werden, verringert sich die Sättigungsmagnetisierungsintensität, was zu einem niedrigeren (BH)-Maximum führt. Um die volle Leistungsfähigkeit von Sm2Fe17Nx zu entfalten, ist ein gutes Bindemittel unerlässlich. Gleichzeitig wird die Herstellung von verdichteten Sm2Fe17Nx-Magneten weiterhin von Wissenschaftlern verfolgt, da verdichtete Magnete bessere theoretische magnetische Eigenschaften aufweisen.
Laut Statistiken der Japan Bonded Magnet Association liegen die Anwendungsgebiete von Samarium-Eisen-Stickstoff-Magnetmaterialien aufgrund ihrer Leistungsvorteile wie hoher magnetischer Eigenschaften, hoher Korrosionsbeständigkeit, Entmagnetisierungsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und guter Formgebungsfreiheit hauptsächlich in der Informationskommunikation, der industriellen Produktion und der Haushaltselektronik. Darüber hinaus finden sie Anwendung in der Automobilindustrie und anderen Bereichen, darunter Lautsprecher, Kameraverschlussmotoren, Spindelmotoren, Plattenadsorption, Magnetrollen, Lüftermotoren, Linearmotoren, vollautomatischen Maschinen und Geräten, Hochgeschwindigkeitsmotoren, Klimaanlagen, Haushaltsmotoren, Magnetsensoren, Pumpen, Hilfsmaschinen usw.
Sm2Fe17Nx hat bei der Herstellung und Anwendung gebundener Magnete große Fortschritte erzielt, doch die Verdichtung ist nach wie vor ein Ziel, das viele Forscher im Bereich magnetischer Materialien verfolgen und mit dem sie zu kämpfen haben. Sobald ein geeignetes Herstellungsverfahren entwickelt ist, wird dies möglich sein. Theoretische magnetische Eigenschaften beschleunigen die Kommerzialisierung von Samarium-Eisen-Stickstoff-Magneten.