The history of rare earth permanent magnets for motors

ອົງປະກອບຂອງແຜ່ນດິນໂລກທີ່ຫາຍາກ (ແມ່ເຫຼັກຖາວອນຂອງໂລກຫາຍາກ) ແມ່ນ 17 ອົງປະກອບໂລຫະຢູ່ເຄິ່ງກາງຂອງຕາຕະລາງໄລຍະເວລາ (ຕົວເລກປະລໍາມະນູ 21, 39, ແລະ 57-71) ທີ່ມີລັກສະນະຜິດປົກກະຕິ fluorescent, conductive, ແລະແມ່ເຫຼັກທີ່ເຮັດໃຫ້ພວກມັນບໍ່ເຂົ້າກັນໄດ້ກັບໂລຫະທົ່ວໄປເຊັ່ນ: ທາດເຫຼັກ) ມີປະໂຫຍດຫຼາຍເມື່ອ ໂລຫະປະສົມຫຼືປະສົມໃນຈໍານວນຂະຫນາດນ້ອຍ. ເວົ້າທາງດ້ານທໍລະນີສາດ, ອົງປະກອບຂອງແຜ່ນດິນໂລກທີ່ຫາຍາກແມ່ນບໍ່ຫາຍາກໂດຍສະເພາະ. ເງິນຝາກຂອງໂລຫະເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນພົບເຫັນຢູ່ໃນຫຼາຍພາກສ່ວນຂອງໂລກ, ແລະບາງອົງປະກອບມີຢູ່ໃນປະລິມານປະມານເທົ່າກັບທອງແດງຫຼືກົ່ວ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ອົງປະກອບຂອງແຜ່ນດິນໂລກທີ່ຫາຍາກບໍ່ເຄີຍພົບເຫັນຢູ່ໃນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງຫຼາຍແລະມັກຈະປະສົມກັບກັນແລະກັນຫຼືມີອົງປະກອບ radioactive ເຊັ່ນ uranium. ຄຸນ​ສົມ​ບັດ​ທາງ​ເຄ​ມີ​ຂອງ​ອົງ​ປະ​ກອບ​ຂອງ​ໂລກ​ທີ່​ຫາ​ຍາກ​ເຮັດ​ໃຫ້​ມັນ​ຍາກ​ທີ່​ຈະ​ແຍກ​ອອກ​ຈາກ​ອຸ​ປະ​ກອນ​ອ້ອມ​ຂ້າງ​, ແລະ​ຄຸນ​ສົມ​ບັດ​ເຫຼົ່າ​ນີ້​ຍັງ​ເຮັດ​ໃຫ້​ເຂົາ​ເຈົ້າ​ມີ​ຄວາມ​ຫຍຸ້ງ​ຍາກ​ທີ່​ຈະ​ຊໍາ​ລະ​. ວິທີການຜະລິດໃນປັດຈຸບັນຕ້ອງການແຮ່ຈໍານວນຫຼວງຫຼາຍ ແລະສ້າງສິ່ງເສດເຫຼືອອັນຕະລາຍຈໍານວນຫຼວງຫຼາຍເພື່ອສະກັດເອົາແຕ່ໂລຫະທີ່ຫາຍາກໃນຈໍານວນນ້ອຍໆ, ໂດຍສິ່ງເສດເຫຼືອຈາກວິທີການປຸງແຕ່ງລວມທັງນ້ໍາ radioactive, fluorine ທີ່ເປັນພິດແລະອາຊິດ.

ແມ່ເຫຼັກຖາວອນທີ່ຄົ້ນພົບຄັ້ງທຳອິດແມ່ນແຮ່ທາດທີ່ສະໜອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ໝັ້ນຄົງ. ຈົນກ່ວາຕົ້ນສະຕະວັດທີ 19, ແມ່ເຫຼັກແມ່ນມີຄວາມອ່ອນແອ, ບໍ່ຫມັ້ນຄົງ, ແລະເຮັດດ້ວຍເຫຼັກກາກບອນ. ໃນປີ 1917, ປະເທດຍີ່ປຸ່ນໄດ້ຄົ້ນພົບເຫຼັກກ້າແມ່ເຫຼັກ cobalt, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການປັບປຸງ. ປະສິດທິພາບຂອງແມ່ເຫຼັກຖາວອນໄດ້ສືບຕໍ່ປັບປຸງນັບຕັ້ງແຕ່ການຄົ້ນພົບຂອງເຂົາເຈົ້າ. ສໍາລັບ Alnicos (Al/Ni/Co alloys) ໃນຊຸມປີ 1930, ການວິວັດທະນາການນີ້ໄດ້ຖືກສະແດງອອກໃນຈໍານວນຜະລິດຕະພັນພະລັງງານທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນສູງສຸດ (BH) ສູງສຸດ, ເຊິ່ງໄດ້ປັບປຸງປັດໄຈຄຸນນະພາບຂອງແມ່ເຫຼັກຖາວອນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ແລະສໍາລັບປະລິມານຂອງແມ່ເຫຼັກ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງສຸດສາມາດຖືກປ່ຽນເປັນພະລັງງານທີ່ສາມາດນໍາໃຊ້ໃນເຄື່ອງຈັກໂດຍໃຊ້ແມ່ເຫຼັກ.

ແມ່ເຫຼັກ ferrite ທໍາອິດໄດ້ຖືກຄົ້ນພົບໂດຍບັງເອີນໃນປີ 1950 ໃນຫ້ອງທົດລອງຟີຊິກຂອງ Philips Industrial Research ໃນປະເທດເນເທີແລນ. ຜູ້ຊ່ວຍສັງເຄາະມັນໂດຍຄວາມຜິດພາດ - ລາວຄວນກະກຽມຕົວຢ່າງອື່ນເພື່ອສຶກສາເປັນວັດສະດຸ semiconductor. ພົບວ່າມັນເປັນແມ່ເຫຼັກແທ້ໆ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງໄດ້ຖ່າຍທອດໃຫ້ທີມວິໄຈແມ່ເຫຼັກ. ເນື່ອງຈາກປະສິດທິພາບທີ່ດີຂອງຕົນເປັນແມ່ເຫຼັກແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍການຜະລິດຕ່ໍາ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນແມ່ນຜະລິດຕະພັນທີ່ພັດທະນາໂດຍ Philips ເຊິ່ງເປັນຈຸດເລີ່ມຕົ້ນຂອງການເພີ່ມຂື້ນຢ່າງໄວວາຂອງການນໍາໃຊ້ແມ່ເຫຼັກຖາວອນ.

ໃນຊຸມປີ 1960, ແມ່ເຫຼັກໂລກທີ່ຫາຍາກທໍາອິດ(ແມ່ເຫຼັກຖາວອນຂອງໂລກຫາຍາກ)ໄດ້ຖືກຜະລິດຈາກໂລຫະປະສົມຂອງອົງປະກອບ lanthanide, yttrium. ພວກມັນແມ່ນແມ່ເຫຼັກຖາວອນທີ່ເຂັ້ມແຂງທີ່ສຸດທີ່ມີການສະກົດຈິດອີ່ມຕົວສູງແລະການຕໍ່ຕ້ານທີ່ດີຕໍ່ການ demagnetization. ເຖິງແມ່ນວ່າພວກມັນມີລາຄາແພງ, ອ່ອນເພຍແລະບໍ່ມີປະສິດຕິຜົນໃນອຸນຫະພູມສູງ, ພວກເຂົາກໍາລັງເລີ່ມຕົ້ນທີ່ຈະຄອບງໍາຕະຫຼາດຍ້ອນວ່າຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງພວກເຂົາມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງຫຼາຍຂຶ້ນ. ການເປັນເຈົ້າຂອງຄອມພິວເຕີສ່ວນບຸກຄົນໄດ້ແຜ່ຂະຫຍາຍຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຊຸມປີ 1980, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າຄວາມຕ້ອງການສູງສໍາລັບແມ່ເຫຼັກຖາວອນສໍາລັບຮາດດິດ.

ໂລຫະປະສົມເຊັ່ນ samarium-cobalt ໄດ້ຖືກພັດທະນາໃນກາງຊຸມປີ 1960 ດ້ວຍການຜະລິດໂລຫະການປ່ຽນແປງຄັ້ງທໍາອິດແລະໂລກທີ່ຫາຍາກ, ແລະໃນທ້າຍຊຸມປີ 1970, ລາຄາຂອງ cobalt ໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຮ້າຍແຮງຍ້ອນການສະຫນອງທີ່ບໍ່ສະຖຽນລະພາບໃນປະເທດຄອງໂກ. ໃນເວລານັ້ນ, ແມ່ເຫຼັກຖາວອນ samarium-cobalt (BH) ສູງສຸດແມ່ນສູງທີ່ສຸດແລະຊຸມຊົນຄົ້ນຄ້ວາຕ້ອງໄດ້ທົດແທນແມ່ເຫຼັກເຫຼົ່ານີ້. ສອງສາມປີຕໍ່ມາ, ໃນປີ 1984, ການພັດທະນາຂອງແມ່ເຫຼັກຖາວອນໂດຍອີງໃສ່ Nd-Fe-B ໄດ້ຖືກສະເຫນີຄັ້ງທໍາອິດໂດຍ Sagawa et al. ການນໍາໃຊ້ເທກໂນໂລຍີໂລຫະຜົງທີ່ Sumitomo Special Metals, ນໍາໃຊ້ຂະບວນການປັ່ນປ່ວນຈາກ General Motors. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້, (BH)max ໄດ້ປັບປຸງໃນໄລຍະເກືອບຫນຶ່ງສະຕະວັດ, ເລີ່ມຕົ້ນຈາກ ≈1 MGOe ສໍາລັບເຫຼັກກ້າແລະເຖິງປະມານ 56 MGOe ສໍາລັບແມ່ເຫຼັກ NdFeB ໃນໄລຍະ 20 ປີທີ່ຜ່ານມາ.

ຄວາມຍືນຍົງໃນຂະບວນການອຸດສາຫະກໍາໄດ້ກາຍເປັນບູລິມະສິດບໍ່ດົນມານີ້, ແລະອົງປະກອບຂອງແຜ່ນດິນໂລກທີ່ຫາຍາກ, ເຊິ່ງໄດ້ຮັບການຍອມຮັບຈາກປະເທດຕ່າງໆວ່າເປັນວັດຖຸດິບທີ່ສໍາຄັນເນື່ອງຈາກຄວາມສ່ຽງດ້ານການສະຫນອງສູງແລະຄວາມສໍາຄັນທາງດ້ານເສດຖະກິດ, ໄດ້ເປີດພື້ນທີ່ສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບແມ່ເຫຼັກຖາວອນທີ່ບໍ່ມີໂລກທີ່ຫາຍາກ. ທິດທາງການຄົ້ນຄວ້າທີ່ເປັນໄປໄດ້ຫນຶ່ງແມ່ນການເບິ່ງກັບຄືນໄປບ່ອນຢູ່ໃນແມ່ເຫຼັກຖາວອນທີ່ພັດທະນາໄວທີ່ສຸດ, ແມ່ເຫຼັກ ferrite, ແລະສຶກສາພວກມັນຕື່ມອີກໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງມືແລະວິທີການໃຫມ່ທັງຫມົດທີ່ມີຢູ່ໃນທົດສະວັດທີ່ຜ່ານມາ. ປະຈຸບັນນີ້ຫຼາຍອົງການຈັດຕັ້ງກຳລັງເຮັດວຽກກ່ຽວກັບໂຄງການຄົ້ນຄວ້າໃໝ່ທີ່ຫວັງວ່າຈະທົດແທນແມ່ເຫຼັກທີ່ຫາຍາກດ້ວຍທາງເລືອກສີຂຽວ ແລະມີປະສິດທິພາບກວ່າ.