焼結 NdFeB 永久磁石の用途は主にその磁気特性に依存します。 ただし、使用環境や条件が異なるため、磁石には磁気性能の要件に加えて、機械的および化学的性能の要件も求められます。 たとえば、一部の永久磁石は高速回転機械に使用され、大きな遠心力に耐える必要がある場合や、振動環境で使用される場合、非常に高い加速度 (3g ～ 5g) に耐える場合、または磁石の取り付け時に応力がかかる場合があります。 剥がれたり脱落したり、角や亀裂が入ったりする可能性があるため、磁石の機械的特性に対する要求があるのは当然です。
材料の機械的性質とは何ですか?
材料の機械的特性には、一般に、強度、硬度、可塑性、靭性が含まれます。 これらの機械的特性パラメータは異なる物理的意味を持っています。
強度とは、外力の損傷効果に抵抗する材料の最大能力を指します。 強度は、外力のさまざまな形態に応じてさまざまなタイプに分類されます。
・引張強さ（引張強さ）とは、外力が引っ張り力である場合の強度限界を指します。
- 圧縮強度とは、外力が圧力である場合の強度限界を指します。
・曲げ強度とは、材料軸に垂直な方向に外力が加わり、材料が曲がるときの強度の限界を指します。
硬度は、硬い物体がその表面に押し付けられるのを局所的に抵抗する材料の能力を指します。 さまざまな素材の柔らかさや硬さを比較する指標です。 硬度が高いほど、金属の塑性変形に対する抵抗力が強くなります。
可塑性とは、固体材料が特定の外力下での変形に抵抗する能力を指します。 材料は、外力の作用下で破壊されることなく永久に変形することができます。
靭性は、塑性変形および破断時のエネルギーを吸収する材料の能力を表します。 靭性が優れているほど、脆性破壊が発生する可能性が低くなります。 材料科学と冶金学において、靭性とは、材料に変形を引き起こす力が加わったときの材料の破壊に対する抵抗力を指します。 これは、材料が破壊する前に吸収できるエネルギーの体積に対する比率です。
NdFeB焼結体の機械的性質
焼結NdFeBは脆い材料です。 その機械的性質は硬くて脆い、つまり強度が高く靭性が低いです。 破断前の塑性変形はほとんどなく、弾性変形の段階で破断します。
下の図は、さまざまな永久磁石材料の磁気エネルギー積 (BH)m と破壊靱性の比較です。 焼結 NdFeB は最も高い磁気エネルギー積 (BH)m を持ち、破壊靱性は Sm2Tm17、SmCo5、フェライト永久磁石に匹敵することがわかります。これらはすべて金属間化合物に基づく永久磁石材料であり、脆性材料に属するためです。 。 結合希土類永久磁石材料、Fe-Cr-Co、および磁性鋼は最高の破壊靱性を備えていますが、磁気エネルギー積 (BH)m は焼結 NdFeB よりもはるかに低くなります。
脆性材料では、通常、材料の機械的特性を説明するために次の 3 つの指標が使用されます。
1. 破壊靱性は通常、材料内で亀裂が拡大したときの強度を反映します。 単位はMPa・m1/2です。 材料の破壊靱性試験には、引張試験機、応力センサー、伸び計、信号増幅動ひずみゲージなどが必要です。また、サンプルは薄いシート状にする必要があります。
2. 衝撃強度 (衝撃破壊靱性) は、衝撃応力の作用下での破壊プロセス中に材料が吸収するエネルギーを反映します。 単位はJ/m2です。 衝撃強度の測定値は、サンプルの大きさ、形状、加工精度、試験環境などの影響を受けやすく、測定値のばらつきが比較的大きくなります。
3. 曲げ強度は3点曲げ法により測定します。 サンプルの処理が容易で、測定も簡単であるため、焼結 NdFeB 磁石の機械的特性を説明するために最も一般的に使用されます。
焼結NdFeB永久磁石材料の高強度および低靱性特性は、その結晶構造によって決まります。 さらに、次の 2 つの要因が焼結 NdFeB 永久磁石の曲げ強度に影響し、強度を向上させる方法でもあります。
1. Nd 含有量は、焼結 NdFeB の強度に一定の影響を与えます。 実験結果によると、特定の条件下では、Nd 含有量が多いほど材料の強度が高くなることが示されています。
2. 他の金属元素の添加は、焼結 NdFeB の強度に一定の影響を与えます。 Ti、Nb、Cuを一定量添加すると、永久磁石の衝撃破壊靱性が向上する。 少量のＣｏを添加すると、永久磁石の曲げ強度が向上する。
焼結 NdFeB の総合的な機械的特性は十分に高くなく、これが幅広い分野での応用を制限する重要な理由の 1 つです。 磁気特性を改善または変化させずに、製品の靭性を向上させることができれば、軍事、航空宇宙、その他の分野でNdFeB焼結体が果たす役割はさらに大きくなり、新たな発展の時期に入るでしょう。