俄羅斯科學家利用3D打印技術制作微型永磁體

烏拉爾聯(lián)邦大學和俄羅斯科學院烏拉爾分院的科學家們正在調(diào)試基于稀土金屬的硬磁化合物永磁體的*佳3D打印成型工藝。這將從小規(guī)模生產(chǎn)任何形狀的磁鐵開始，逐漸創(chuàng)建出復雜的磁鐵配置。這種磁鐵適用于起搏器工作的微型電動機和發(fā)電機。除此之外，作為典型的增材制造技術，該技術*大限度地減少了生產(chǎn)浪費并縮短了生產(chǎn)周期。具體的方法和實驗結(jié)果的描述發(fā)表在《磁性與磁性材料雜志》上。

永磁體可以長期保持磁場源。該屬性用于各種行業(yè)和設備，例如現(xiàn)代電動機、家用和計算機設備以及其他電器的制造。制造永磁體的傳統(tǒng)方法只允許制造大型產(chǎn)品，并且通常有兩個磁極——N極和S極。

從科學和技術上講，制造復雜而小型的磁鐵并不是一件容易的事，然而，事實證明，用硬磁性材料制造復雜形狀零件的*有希望的方法之一是使用 3D 打印。烏拉爾科學家已經(jīng)設法確定了使用選擇性激光燒結(jié)和磁粉 3D 打印永磁體的*佳參數(shù)。

3D 打印可以在幾乎所有生產(chǎn)階段改變磁鐵的內(nèi)部特性。例如，改變化合物的化學成分、微晶的空間取向程度和晶體結(jié)構(gòu)，以及影響矯頑力（抗退磁性）。

“制造小型磁鐵是一項艱巨的任務。現(xiàn)在它們只能通過將大磁鐵切割成碎片來制造，因為機械加工大約一半的使用過的材料會變成垃圾。此外，切割會在近表面層中引入大量缺陷，從而導致磁體性能大幅下降。增材制造技術可以避免這種情況并制造復雜的磁體，例如，具有一個北極和兩個空間分離的南極，或同時具有五個南極和五個北極的磁體。這種配置對于起搏器來說是必要的，因為只能在顯微鏡下用單獨的磁鐵組裝電動機的轉(zhuǎn)子，”磁性和磁性納米材料系副教授兼固態(tài)部分研究員 Dmitry Neznakhin 解釋說UrFU的磁性。

俄羅斯科學家已經(jīng)成功地生產(chǎn)出薄（約1mm）的永磁體，其特性與工業(yè)生產(chǎn)的磁體相似。使用的基體是含有釤、鋯、鐵和鈦的粉末。該化合物具有適合永磁體的特性，但傳統(tǒng)的制造方法剝奪了該化合物的大部分特性。因此，科學家們決定看看這些特性是否可以通過 3D 打印技術得以保留。

“當使用傳統(tǒng)方法基于這些化合物制造永磁體時，成品的性能與理論上預測的相差甚遠。我們發(fā)現(xiàn)，在燒結(jié)樣品時，添加由釤、銅和鈷合金制成的易熔粉末可以保留主磁粉的磁性。這種合金在低于主要合金變化特性的溫度下熔化，這就是*終材料保持其矯頑力和密度的原因，”Dmitry Neznakhin 補充道。

目前，科學家們正在建立硬磁材料微觀結(jié)構(gòu)和磁性的基本形成規(guī)律，并正在確定哪些磁性材料可用于使用 SLS 制造永磁體。這包括測試燒結(jié)方法如何影響另一種已知的磁鐵基體的特性——一種釹、鐵和硼的合金。下一階段的工作將是生產(chǎn)適用于實際應用的大塊永磁體。該研究得到了俄羅斯科學基金會的支持（資助號 21-72-10104）。

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