Quelle est la différence entre les aimants NdFeB conventionnels et les aimants contenant du cérium ?

Ces dernières années, les prix des terres rares telles que le praséodyme et le néodyme ont connu d'importantes fluctuations, ce qui a entraîné de graves difficultés et contraintes de coûts pour les producteurs de NdFeB et les fabricants d'applications. Le cérium Ce, le praséodyme et le néodyme PrNd, deux terres rares, présentent des caractéristiques structurelles similaires et sont extrêmement abondants dans la croûte terrestre. Leur remplacement par le Pr et le Nd dans les aimants néodyme-fer-bore permet non seulement d'optimiser l'utilisation des terres rares, mais aussi de réduire considérablement les coûts de production du NdFeB fritté. Actuellement, la quasi-totalité des fabricants nationaux de NdFeB participent au développement et à la production d'aimants en cérium. La production annuelle de nouveaux aimants en cérium atteint environ 50 000 tonnes, et cette production est en constante expansion.

Quelle est la différence entre les aimants en cérium et les aimants permanents NdFeB frittés produits par des procédés conventionnels ?
Y a-t-il une différence dans les propriétés magnétiques ?
Sera-t-il plus cassant et susceptible de se casser ?

C'est la question qui préoccupe le plus de nombreux utilisateurs d'aimants. Dans l'article d'aujourd'hui, nous vous l'expliquons en détail.

L'élément Ce présente des caractéristiques de valence variables et un faible rayon ionique. Lorsque la teneur en Ce est élevée, la phase CeFe2 se forme facilement, ce qui rend difficile l'obtention d'une force coercitive élevée par l'aimant. En raison de la faible magnétisation à saturation et du champ anisotrope du CeFeB, un processus de diffusion est généralement nécessaire après l'ajout de Ce à l'aimant pour améliorer encore ses performances.

Différences dans les propriétés magnétiques de diffusion entre les aimants conventionnels et les aimants contenant du cérium :

L'ajout de Ce en faible quantité a un impact négligeable sur les performances de diffusion. En revanche, l'ajout de Ce en grande quantité, notamment après une réaction de 12%, dégrade considérablement la microstructure de l'aimant, ce qui réduit considérablement l'amplitude de diffusion et entraîne une détérioration de la perpendicularité de l'aimant due à l'hétérogénéité de la microstructure.

Du point de vue de l'utilisation, lorsque le matériau de base contient une faible teneur en Ce, dans les mêmes conditions de Br et de Hcj, il n'y a pas de différence notable de moment magnétique et d'effet de démagnétisation à haute température entre l'aimant contenant du Ce et l'aimant sans cérium, et leurs caractéristiques d'utilisation sont fondamentalement les mêmes. Lorsque la teneur en cérium du matériau de base est supérieure à 8%, en particulier 12%, une attention particulière doit être portée au phénomène selon lequel l'aimant ne peut pas être complètement saturé et démagnétisé en raison du double facteur de faible Hcj et de faible perpendicularité afin d'éviter le magnétisme résiduel. Cependant, le moment magnétique est insuffisant et la coercivité est satisfaite, mais la démagnétisation thermique est insuffisante.

Il existe également des différences de résistance à la température entre les aimants en cérium préparés par procédés conventionnels et ceux préparés par diffusion. Prenons l'exemple de 38MT, 30 x 15 x 3,2 mm. Caractéristiques de résistance à la température des aimants en cérium non diffusifs et diffusés :

Comme le montre la figure ci-dessus, la démagnétisation thermique des produits après diffusion des aimants en cérium est nettement supérieure à celle obtenue sans diffusion. La démagnétisation thermique des produits après diffusion des aimants en cérium est équivalente à celle des aimants conventionnels sans diffusion.

Par rapport aux aimants conventionnels, les propriétés mécaniques des aimants additionnés de Ce se détérioreront à mesure que la teneur en Ce change pendant le traitement et l'utilisation.

La détérioration des propriétés mécaniques des aimants additionnés de Ce est principalement due au fait qu'après un ajout excessif de Ce, la formation de la phase CeFe2 détruit considérablement l'effet d'infiltration et de couplage des joints de grains par rapport aux grains de la phase principale, entraînant une diminution significative des propriétés mécaniques. Des données expérimentales pertinentes montrent que lorsque la quantité de Ce ajoutée est supérieure à 10%, les propriétés mécaniques des aimants en Ce diminuent même de 20 à 50%. Les indicateurs de performance mécanique comprennent la dureté, la résistance à la compression, la résistance à la flexion, la résistance à la traction, la ténacité aux chocs, le module de Young, etc. La dégradation des propriétés mécaniques rend les aimants NdFeB, déjà fragiles, difficiles à usiner lors de la mise en œuvre, de la magnétisation et de l'assemblage. Les coins sont plus susceptibles de se détacher, voire de se fissurer.

En résumé, l'utilisation d'aimants à très haute teneur en Ce nécessite une attention particulière aux problèmes tels que la faible diffusion due à une teneur élevée en Ce, la microstructure irrégulière du produit, la présence de zones magnétiques localement faibles, la démagnétisation facile à haute température et la réduction des propriétés mécaniques. Aujourd'hui, grâce aux progrès constants des technologies de fabrication, les problèmes techniques liés au CeFe2 sont de plus en plus pris en compte et résolus par de plus en plus d'entreprises, et les problèmes liés à une teneur élevée en Ce s'atténuent progressivement.