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稀土铈代镝:美国Ames实验室创造新型稀土永磁材料

放大字体 缩小字体 发布日期:2016-10-31 浏览次数:2072
Newswise消息,和美国能源部的Ames实验室的科学家Karl A. Gschneidner同事创造了一种新的磁性合金,是传统稀土永磁体的替代品。

新合金——在汽车发动机和风力涡轮机中应用的高性能永磁体的潜在替代品被发现——免除了使用最稀有和最昂贵的稀土元素之一镝,使用最丰富的稀土铈代替。

此结果,钕、铁和硼与铈和钴共掺杂的合金,是具有与含有镝的传统烧结磁体竞争性能的更为便宜的材料。

在Ames实验室,博士后研究员Arjun Pathak和Mahmud Khan(现在在迈阿密大学)进行的实验表明,含铈合金的内在矫顽力——磁性材料在高温下抵抗退磁的能力远远超过含镝的磁体。该材料比含镝的磁体便宜至少20%至40%。

“这是相当令人兴奋的结果,我们发现这种材料在温度高于150°C时工作状态比任何产品都更好,“Gschneidner说。 “这是高温应用的一个重要因素。

以前在稀土磁体中使用铈的尝试失败了,因为它降低了居里温度——高于该温度时合金失去其永久磁体性质。但研究团队发现,钴的共掺杂允许他们用铈代替镝而不损失所需的磁性。

寻找可比性的替代材料是减少对制造依赖镝的关键,当前的需求远远超过了采矿和回收来源。

论文“Cerium:An Unlikely Replacement of Dysprosium in High Performance Nd-Fe-B Permanent Magnets”公开在Advanced Materials中,由Ames实验室的Arjun K.Pathak,Mahmud Khan,Karl,A.Gschneidner,Ralph W.McCallum,Lin Zhou,Kewei Sun,Kevin W.Dennis,Matthew J.Kramer和Vitalij Pecharsky; Chen Zhou of MEDA Engineering;和通用汽车研发中心的Frederik E. Pinkerton合著。

该研究得到了美国能源部的ARPA-E REACT计划(高级研究计划署——能源——关键技术中的稀土替代品)的支持,该计划开发了具有成本效益的稀土(具有独特磁性用于电动车辆(EV)电动机和风力发电机的天然矿物)的替代品。 REACT项目确定了稀土的低成本和丰富的替代材料,同时鼓励现有的技术更有效地应用稀土。

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