热循环:温度对稀土磁体的影响

很多时候,我们被问及热循环对稀土永磁体的影响,但没有简单的经验法则。从一级角度来看,热循环会降低稀土钕铁硼和钐钴磁体的性能。有两种主要机制导致这种退化。一个发生得很快,第二个发生的时间很长。

首先表现出来的退磁效应是由于合金中的某些磁畴重新定向,不再对磁体的总净磁场产生影响。(首先重新定向的磁畴被认为是“弱的”,因为它们最容易受到外部影响。)这种损耗总是发生在磁铁中,因为总是存在“弱磁畴”,但这种损耗会因热循环而加剧,通常发生在前几个热循环中。

热循环:温度对稀土磁体的影响

在最初的几个热循环中发生初始磁体劣化这一事实是一个优势,因为在集成到下一个组件之前,磁体可以很容易地进行热循环或“浸泡”。这种预循环消除了磁铁之间的可变性,并将磁铁预降解至最终在运行中达到的水平。

第二种退磁效应更具冶金性,并导致晶界氧化和热蠕变。本质上,某些域之间的过渡区域开始崩溃。较弱的磁畴,现在不再完全受约束,部分重新定向,对磁铁产生的净磁场贡献较小。这种类型的退化总是会发生,但热循环会加剧这种影响的程度。对于制作精良、完全饱和的磁铁来说,这种效应通常需要很多年的时间。(通常,钕铁硼磁体更容易受到腐蚀,与钐钴磁体相比,这种损耗更为普遍。)

这两种影响通常都很小,磁场损耗可以从百分之一百到百分之几不等。损耗程度主要由优质磁铁启动控制。由于缺乏实验数据,这种影响很难预测和量化。这些磁损耗不适于加速测试。有一篇相关论文,但该论文未能提供实验数据与实际稀土磁体在使用寿命内的净退化之间的函数关系。尽管如此,它确实表明大多数损耗发生在初始热循环内,这在磁铁行业内是普遍接受的。这种损失如上所述,它是由较弱的域重新定向造成的。热循环的长期效应不太具有决定性,因此无法从研究中得出关于长期效应的具体结论。

从论文中可以得出一个潜在的辅助相关性,但更多的是从一个轶事观察中得出的。内禀矫顽力(Hci)越高,磁体对热循环退磁的总电阻就越好。虽然这可能是真的,但已经证明,并且可以在操作上观察到,磁体的Hci越高,磁体对大多数退磁效应(外部磁场退磁场、高热、不良磁几何结构等)的抗退磁性越好。因此,这不是唯一的,也是可以预料的。

温度警告一个尚未讨论的方面是,热循环必须始终处于磁体允许的温度极限。这意味着,无论热循环次数多少,温度循环范围不得超过磁铁的耐热能力。如果磁铁暴露在高于其上限阈值的温度下,则会经历不同的退磁损耗,并且它不再是热循环的唯一损耗。

考虑事项:

对于从热循环中估算磁铁的磁损耗,没有一般的经验法则。大部分损失将发生在最初的几个热循环内,将在应用中经历热循环的磁铁可在集成到下一个组件之前预浸(热暴露)。这个过程允许正常化到磁铁最终会达到的状态,但在运行期间。

晶界氧化“磁蠕变”是一种非常长期的影响,很难估计。一般来说,质量较高的磁铁受到的热退磁影响小于质量较低的磁铁。

高质量磁铁:

具有更一致的粒度

基质中的污染物较少

更好地控制烧结过程中的热分布

在压制过程中具有更好的磁性取向

使用更多的镝作为晶体掺杂剂以获得更高的矫顽力

一般来说,具有较高本征矫顽力(Hci)的磁体比具有较低Hci的磁体更好地抵抗所有磁化效应。

结论:

热循环会降低磁铁的磁输出,但很难预测退化的程度。导致热降解的主要机制有两种。一个很快就会发生:弱域的重新定向。第二种情况发生的时间较长:晶界氧化。磁铁质量越高,磁铁抵抗热循环退化的可能性越大。