การใช้แม่เหล็กถาวร NdFeB เผาผนึกส่วนใหญ่อาศัยคุณสมบัติทางแม่เหล็กของพวกมัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสภาพแวดล้อมและเงื่อนไขการใช้งานที่แตกต่างกัน นอกเหนือจากข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของแม่เหล็กแล้ว ยังมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพทางกลและทางเคมีสำหรับแม่เหล็กอีกด้วย ตัวอย่างเช่น แม่เหล็กถาวรบางชนิดใช้ในเครื่องจักรที่หมุนด้วยความเร็วสูง และต้องทนต่อแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ขนาดใหญ่ ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือน ทนทานต่อความเร่งที่สูงมาก (3g~5g) หรืออาจมีความเครียดเมื่อติดตั้งแม่เหล็ก มันอาจลอก หลุดออก มุมหรือแตกร้าว ฯลฯ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะต้องมีข้อกำหนดสำหรับคุณสมบัติทางกลของแม่เหล็ก
คุณสมบัติทางกลของวัสดุคืออะไร?
คุณสมบัติทางกลของวัสดุโดยทั่วไป ได้แก่ ความแข็งแรง ความแข็ง พลาสติก และความเหนียว พารามิเตอร์คุณสมบัติทางกลเหล่านี้มีความหมายทางกายภาพที่แตกต่างกัน
ความแข็งแกร่งหมายถึงความสามารถสูงสุดของวัสดุในการต้านทานผลกระทบที่สร้างความเสียหายจากแรงภายนอก ความเข้มแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ตามรูปแบบแรงภายนอกที่แตกต่างกัน:
- ความต้านแรงดึง (Tensile Strength) หมายถึง ขีดจำกัดกำลังเมื่อแรงภายนอกเป็นแรงดึง
- กำลังอัดหมายถึงขีดจำกัดกำลังเมื่อแรงภายนอกเป็นความดัน
- แรงดัดงอ หมายถึง ขีดจำกัดกำลังเมื่อแรงภายนอกตั้งฉากกับแกนของวัสดุและทำให้วัสดุโค้งงอ
ความแข็งหมายถึงความสามารถของวัสดุในการต้านทานวัตถุแข็งในท้องถิ่นจากการถูกกดลงบนพื้นผิว เป็นตัวบ่งชี้การเปรียบเทียบความอ่อนและความแข็งของวัสดุต่างๆ ยิ่งความแข็งสูงเท่าไร ความสามารถของโลหะในการต้านทานการเสียรูปพลาสติกก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น
ความเป็นพลาสติกหมายถึงความสามารถของวัสดุแข็งในการต้านทานการเสียรูปภายใต้แรงภายนอกบางอย่าง วัสดุสามารถเปลี่ยนรูปได้อย่างถาวรโดยไม่ถูกทำลายภายใต้แรงกระทำภายนอก
ความเหนียวแสดงถึงความสามารถของวัสดุในการดูดซับพลังงานในระหว่างการเปลี่ยนรูปและการแตกร้าวของพลาสติก ยิ่งมีความเหนียวมากเท่าไร โอกาสที่จะเกิดการแตกหักแบบเปราะก็จะน้อยลงเท่านั้น ในสาขาวิทยาศาสตร์วัสดุและโลหะวิทยา ความเหนียวหมายถึงความต้านทานของวัสดุที่จะแตกหักเมื่อถูกแรงที่ทำให้มันเสียรูป เป็นอัตราส่วนของพลังงานที่วัสดุสามารถดูดซับได้ก่อนที่จะแตกเป็นปริมาตร
สมบัติทางกลของ NdFeB เผาผนึก
Sintered NdFeB เป็นวัสดุที่เปราะ คุณสมบัติทางกลมีความแข็งและเปราะ นั่นคือ มีความแข็งแรงสูงและความเหนียวต่ำ แทบไม่มีการเสียรูปพลาสติกก่อนที่จะแตกหัก กล่าวคือ จะเกิดการแตกหักในระหว่างขั้นตอนการเสียรูปแบบยืดหยุ่น
ภาพด้านล่างเป็นการเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็ก (BH)m และความเหนียวแตกหักของวัสดุแม่เหล็กถาวรต่างๆ เราจะพบว่า NdFeB เผาผนึกมีผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็กสูงที่สุด (BH)m และความเหนียวของการแตกหักยังคงเทียบเคียงได้กับแม่เหล็กถาวร Sm2Tm17, SmCo5 และเฟอร์ไรต์ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นวัสดุแม่เหล็กถาวรทั้งหมดที่ใช้สารประกอบระหว่างโลหะและเป็นของวัสดุที่เปราะ . วัสดุแม่เหล็กถาวรชนิดแรร์เอิร์ธที่ยึดติด Fe-Cr-Co และเหล็กแม่เหล็กมีความเหนียวแตกหักได้ดีที่สุด แต่ผลิตภัณฑ์พลังงานแม่เหล็ก (BH)m ของพวกมันต่ำกว่า NdFeB เผาผนึกมาก
วัสดุเปราะมักใช้ตัวบ่งชี้สามประการเพื่ออธิบายคุณสมบัติทางกลของวัสดุ:
1. ความเหนียวของการแตกหักมักจะสะท้อนถึงความแข็งแรงเมื่อรอยแตกร้าวขยายตัวในวัสดุ มีหน่วยเป็น MPa·m1/2 การทดสอบความเหนียวของการแตกหักของวัสดุต้องใช้เครื่องทดสอบแรงดึง เซ็นเซอร์วัดความเครียด เครื่องวัดระยะยืด สเตรนเกจแบบไดนามิกสำหรับการขยายสัญญาณ ฯลฯ นอกจากนี้ ยังต้องทำตัวอย่างให้เป็นแผ่นบางอีกด้วย
2. แรงกระแทก (ความเหนียวแตกหักจากการกระแทก) สะท้อนถึงพลังงานที่วัสดุดูดซับในระหว่างกระบวนการแตกหักภายใต้การกระทำของความเครียดจากการกระแทก มีหน่วยเป็น J/m2 ค่าแรงกระแทกที่วัดได้นั้นไวต่อขนาด รูปร่าง ความแม่นยำในการประมวลผล และสภาพแวดล้อมการทดสอบของกลุ่มตัวอย่างมากเกินไป และการกระจายตัวของค่าที่วัดได้จะค่อนข้างใหญ่
3. ความต้านทานแรงดัดงอวัดโดยวิธีการดัดแบบสามจุด เนื่องจากตัวอย่างนั้นง่ายต่อการแปรรูปและการวัดก็ง่าย จึงมักใช้เพื่ออธิบายคุณสมบัติทางกลของแม่เหล็ก NdFeB เผาผนึก
ลักษณะความแข็งแรงสูงและความเหนียวต่ำของวัสดุแม่เหล็กถาวร NdFeB เผาจะถูกกำหนดโดยโครงสร้างผลึก นอกจากนี้ ปัจจัยสองประการต่อไปนี้จะส่งผลต่อความแข็งแรงในการดัดงอของแม่เหล็กถาวร NdFeB ที่ถูกเผาผนึก และยังเป็นวิธีการปรับปรุงความแข็งแรงอีกด้วย
1. ปริมาณ Nd มีอิทธิพลบางอย่างต่อความแข็งแกร่งของ NdFeB ที่ถูกเผา ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ ยิ่งปริมาณ Nd สูงเท่าใด ความแข็งแรงของวัสดุก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
2. การเพิ่มองค์ประกอบโลหะอื่นๆ มีผลกระทบต่อความแข็งแรงของ NdFeB ที่ถูกเผา เมื่อเพิ่ม Ti, Nb หรือ Cu จำนวนหนึ่ง ความทนทานต่อการแตกหักของแม่เหล็กถาวรจะดีขึ้น เมื่อเติม Co เล็กน้อย ความแข็งแรงดัดของแม่เหล็กถาวรจะดีขึ้น
คุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุมของ NdFeB เผาผนึกนั้นไม่สูงเพียงพอ ซึ่งเป็นเหตุผลสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้จำกัดการใช้งานในพื้นที่ที่กว้างขึ้น หากสามารถปรับปรุงความเหนียวของผลิตภัณฑ์ได้ในขณะเดียวกันก็รับประกันว่าคุณสมบัติทางแม่เหล็กได้รับการปรับปรุงหรือไม่เปลี่ยนแปลง ก็จะทำให้ NdFeB เผาผนึกในการทหาร การบินและอวกาศ และสาขาอื่นๆ มีบทบาทมากขึ้นและเข้าสู่ยุคใหม่ของการพัฒนา