Immagini HAADF-STEM e illustrazioni schematiche di magneti convenzionali e magneti di nuova concezione. Credito:Korea Institute of Materials Science (KIMS)
Un gruppo di ricerca guidato dal Dr. Jung-Goo Lee e dal Dr. Tae-Hoon Kim del Dipartimento di Materiali Magnetici nella Divisione Materiali in Polvere presso il Korea Institute of Materials Science (KIMS), un istituto di ricerca finanziato dal governo sotto il Ministero della La scienza e le TIC sono riuscite a sviluppare magneti permanenti salva-terre rare che possono sostituire i magneti commerciali di grado 42M riducendo al contempo la quantità di neodimio (Nd), un costoso materiale delle terre rare, di circa il 30%. La tecnologia ha raggiunto il livello commerciale di prestazioni attualmente utilizzato nel settore, anche se la quantità di risorse di terre rare a prezzo elevato è ridotta.
Il neodimio è un materiale costoso e fornito in modo instabile, ma è essenziale per la produzione di magneti permanenti in terre rare. Per sviluppare un magnete permanente a riduzione di Nd, è stato aumentato il contenuto di cerio (Ce), un elemento poco costoso, invece di ridurre il contenuto di Nd. Finora, con l'aumento del contenuto di Ce, era inevitabile il deterioramento delle proprietà magnetiche. Il team di ricerca si è concentrato sul chiarire la ragione e il meccanismo del deterioramento delle proprietà magnetiche causato dall'aumento del contenuto di Ce e ha risolto con successo il problema dei magneti permanenti ridotti con terre rare controllando la microstruttura su scala atomica.
I ricercatori hanno scoperto che durante il processo di produzione si sono formate particelle magnetiche non necessarie, la ragione alla base del deterioramento delle proprietà magnetiche e microstrutturali dei magneti. Hanno modificato la microstruttura e migliorato le proprietà magnetiche prevenendo la diffusione degli atomi in modo da sopprimere la formazione di particelle magnetiche non necessarie.
Il team di ricerca ha applicato il metodo di filatura a fusione e il metodo di deformazione a caldo, che hanno velocità di raffreddamento molto elevate rispetto al processo convenzionale, al processo di fabbricazione rispettivamente di precursori ridotti con terre rare e magneti sfusi finali. Di conseguenza, sono riusciti a ottimizzare la microstruttura dei magneti sopprimendo la formazione di particelle magnetiche non necessarie. Inoltre, sono stati in grado di migliorare contemporaneamente la magnetizzazione residua e la forza coercitiva, che sono le principali proprietà dei magneti permanenti.
Le proprietà dei magneti sviluppati hanno raggiunto il livello più alto del mondo. Credito:Korea Institute of Materials Science (KIMS)
Il mercato interno dei magneti permanenti in terre rare per motori ad alta efficienza valeva 186 miliardi di dollari all'anno nel 2021 e la Corea dipende dalle importazioni del materiale. Considerando questioni attuali come l'armamento cinese delle risorse di terre rare, le restrizioni all'esportazione del Giappone sui materiali magnetici e la neutralità globale del carbonio, per la Corea è necessaria la localizzazione dei materiali a magneti permanenti di terre rare. Quando questa tecnologia viene commercializzata, può essere utilizzata in settori ad alto valore aggiunto come veicoli elettrici, droni, auto volanti e navi elettriche che richiedono motori ad alta efficienza.
Il Dr. Tae-Hoon Kim, ricercatore senior presso KIMS, che ha guidato il team di ricerca, ha affermato:"Quando la tecnologia sarà commercializzata, risolverà simultaneamente i problemi relativi alle risorse e ai materiali, alle parti e alle apparecchiature nel permanente domestico delle terre rare mercati dei magneti. Questo è solo l'inizio. Con ulteriori ricerche in futuro, non risparmieremo alcuno sforzo per guidare lo sviluppo dell'industria nazionale dei magneti permanenti delle terre rare."
I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Scripta Materiali il 17 marzo. + Esplora ulteriormente
