想象一下给牛排调味:把香料抹在外面,就能让整块牛排入味,尽管真正需要的只是表面。晶界扩散(GBD)对磁体采用了同样的逻辑。NdFeB磁体需要镝或铽来承受高温,但这些元素价格昂贵。GBD将它们精确地放置在发挥作用的地方——每个微小晶体的表面——而不是浪费在内部。
传统方法的不足之处
传统上,镝被熔入合金中,最终分布在各处:在晶粒内部,它对耐热性几乎不起作用;而在晶界处,它却发挥着全部作用。高温牌号的磁体可能含有超过10%重量比的镝——而你为浪费掉的那部分付了钱。
GBD的工作原理
成品磁体表面涂覆一层薄薄的镝或铽薄膜,然后在真空炉中进行热处理。薄膜熔化并沿着晶界——晶体之间的狭窄通道——向内渗透,在每个晶粒周围形成一层坚硬的壳层。所需的只是极少量的重稀土,通常不到重量比的1%。
为什么这层壳就足够了
退磁始于晶粒的表面,而非内部。表面硬化的壳层能阻止退磁,因此整个磁体的表现如同重掺杂磁体。在试验中,矫顽力提升了约60–70%,而磁强度几乎未受影响。
实际意义
- 更经济的高温磁体。以极少量的镝实现同等性能。
- 更高牌号触手可及。适用于电动汽车驱动电机、风力发电机和压缩机的UH和EH等级。
- 一个局限。薄膜渗透深度有限——GBD适用于厚度约10毫米或更薄的磁体。
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