Mühərriklər üçün nadir torpaq daimi maqnitlərinin tarixi

Nadir torpaq elementləri (nadir torpaq daimi maqnitləri) qeyri-adi flüoresan, keçirici və maqnit xassələrinə malik olan və onları Dəmir kimi daha çox yayılmış metallarla bir araya sığmayan 17 metal elementdir (atom nömrələri 21, 39 və 57-71) dövri cədvəlin ortasında çox faydalıdır. alaşımlı və ya az miqdarda qarışdırılır. Geoloji baxımdan nadir torpaq elementləri xüsusilə nadir deyil. Bu metalların yataqlarına dünyanın bir çox yerində rast gəlinir və bəzi elementlər mis və ya qalay ilə təxminən eyni miqdarda mövcuddur. Bununla belə, nadir torpaq elementləri heç vaxt çox yüksək konsentrasiyalarda tapılmamışdır və çox vaxt bir-biri ilə və ya uran kimi radioaktiv elementlərlə qarışdırılır. Nadir torpaq elementlərinin kimyəvi xassələri ətrafdakı materiallardan ayrılmağı çətinləşdirir və bu xüsusiyyətlər həm də onların təmizlənməsini çətinləşdirir. Mövcud istehsal üsulları radioaktiv su, zəhərli flüor və turşular da daxil olmaqla emal üsullarının tullantıları ilə yalnız az miqdarda nadir torpaq metallarının çıxarılması üçün böyük miqdarda filiz tələb edir və böyük miqdarda təhlükəli tullantılar yaradır.

Kəşf edilmiş ən erkən daimi maqnitlər sabit maqnit sahəsini təmin edən minerallar idi. 19-cu əsrin əvvəllərinə qədər maqnitlər kövrək, qeyri-sabit idi və karbon poladdan hazırlanmışdır. 1917-ci ildə Yaponiya kobalt maqnit poladı kəşf etdi və bu, təkmilləşdirmələr etdi. Daimi maqnitlərin performansı kəşf edildikdən sonra yaxşılaşmağa davam etdi. 1930-cu illərdə Alnicos (Al/Ni/Co ərintiləri) üçün bu təkamül, daimi maqnitlərin keyfiyyət amilini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıran maksimum enerji məhsulunun (BH)max sayında özünü göstərdi və müəyyən bir həcmdə maqnit üçün maksimum enerji sıxlığı maqnit istifadə edən maşınlarda istifadə edilə bilən gücə çevrilə bilər.

İlk ferrit maqnit təsadüfən 1950-ci ildə Hollandiyadakı Philips Industrial Research şirkətinə məxsus fizika laboratoriyasında aşkar edilmişdir. Bir köməkçi onu səhvən sintez etdi - o, yarımkeçirici material kimi öyrənmək üçün başqa bir nümunə hazırlamalı idi. Bunun əslində maqnit olduğu aşkar edildi, ona görə də maqnit tədqiqat qrupuna verildi. Bir maqnit kimi yaxşı performansına və aşağı istehsal dəyərinə görə. Beləliklə, daimi maqnitlərin istifadəsində sürətli artımın başlanğıcını qeyd edən Philips tərəfindən hazırlanmış bir məhsul idi.

1960-cı illərdə ilk nadir torpaq maqnitləri(nadir torpaq daimi maqnitləri)lantanid elementi itriumun ərintilərindən hazırlanmışdır. Onlar yüksək doyma maqnitləşməsi və demaqnitləşməyə yaxşı müqavimət göstərən ən güclü daimi maqnitlərdir. Bahalı, kövrək və yüksək temperaturda səmərəsiz olsalar da, tətbiqləri daha aktuallaşdıqca bazarda üstünlük təşkil etməyə başlayırlar. Fərdi kompüterlərə sahiblik 1980-ci illərdə geniş yayıldı və bu, sabit disklər üçün daimi maqnitlərə yüksək tələbat demək idi.

Samarium-kobalt kimi ərintilər 1960-cı illərin ortalarında keçid metallarının və nadir torpaqların birinci nəsli ilə işlənib hazırlanmışdır və 1970-ci illərin sonlarında Konqoda qeyri-sabit tədarük səbəbindən kobaltın qiyməti ciddi şəkildə artmışdır. O dövrdə ən yüksək samarium-kobalt daimi maqnitləri (BH)max ən yüksək idi və tədqiqat cəmiyyəti bu maqnitləri əvəz etməli oldu. Bir neçə il sonra, 1984-cü ildə Nd-Fe-B əsasında daimi maqnitlərin inkişafı ilk dəfə Sagawa et al. Sumitomo Special Metals-də toz metallurgiya texnologiyasından istifadə edərək, General Motors-dan ərimə əyirmə prosesindən istifadə etməklə. Aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, (BH)max təxminən bir əsr ərzində yaxşılaşmışdır, polad üçün ≈1 MGOe-dən başlayaraq son 20 ildə NdFeB maqnitləri üçün təxminən 56 MGOe-ə çatmışdır.

Sənaye proseslərində davamlılıq son vaxtlar prioritet məsələyə çevrilib və yüksək tədarük riski və iqtisadi əhəmiyyətinə görə ölkələr tərəfindən əsas xammal kimi tanınan nadir torpaq elementləri yeni nadir torpaqsız daimi maqnitlərin araşdırılması üçün sahələr açdı. Mümkün tədqiqat istiqamətlərindən biri, ən erkən inkişaf etdirilmiş daimi maqnitlərə, ferrit maqnitlərə nəzər salmaq və son onilliklərdə mövcud olan bütün yeni alət və üsullardan istifadə edərək onları daha da öyrənməkdir. İndi bir neçə təşkilat nadir torpaq maqnitlərini daha yaşıl, daha səmərəli alternativlərlə əvəz etməyə ümid edən yeni tədqiqat layihələri üzərində işləyir.