2011年9月4日
越来越多的需求和对磁铁的稀土元素的缩小供应为研究团队创造了一个完美的机会橡树岭国家实验室和明尼苏达大学。目标是创建一个不使用稀缺成分的替代品的配方。
“在奥诺尔材料科学和技术部门研究员Larry Allard说：”全球对稀土的需求预计将超过约40,000吨的供应。“亚博网站下载亚博老虎机网登录“在过去，95％的材料被中国向世界提供，但近年来中国已经开始限制出口，到2015年预计将成为净进口商。”
对风力涡轮机和其他绿色能源应用的磁铁中使用的稀土元素的需求是开发经济替代品的努力背后的力量。
没有足够的稀土元素如钕和镝的前景，对于需要他们每天依靠产品的工业，磁铁的磁性和镝是大量的。
大多数人从未给予它第二次想法，但磁铁用于从电动机，电动车辆和电动窗口到风车，电脑和数百件触摸我们生活的电机的一切。例如，丰田普锐乌斯的牵引驱动部件使用约2磅的磁铁材料，而3兆瓦风车使用550磅。亚博网站下载今天的汽车和轻型卡车每次使用70到150个磁铁，以操作速度计，里程表，燃气表，防姑式制动系统，空气袋传感器，燃料泵和数十种其他系统。
在家中，磁铁更常见，因为它们是门钟，安全系统，个人电脑，打印机，电话，炉子和空调系统，车库门开启器，冰箱，冰柜，车间工具，吹风机和电动剃须刀。很难想象一个没有磁铁的世界。从经济学和国家安全的角度来看，它将是灾难性的。
这就是为什么在明尼苏达大学的Allard，Edgar Lara-Curzio和Mike Brady的研究人员都集中在开发由丰富和廉价的材料制成的磁铁。亚博网站下载特定兴趣是一种具有特定相位的铁氮化物化合物，其可能表现出用于材料的最高饱和磁化强度。
“这是与材料可以被磁化的最高程度相关的关键参数，”Allard表示，该特殊迭代铁 - 氮化合物的值高于最佳商业合金，铁钴的值高达18％。问题是该材料是稳定的并且表现出相对较低的矫顽力，这意味着它可以容易地抵销。最好的永久磁铁 - 例如由钕 - 铁 - 硼化物制成的磁铁 - 在这些区域中得分高。
与王，亚拉德，劳拉 - Curzio和Brady一起制定一种制备这种纯相铁氮化物化合物的方法，并使用专业的建模方法来更好地了解可能稳定材料的合金化添加剂的作用，使其保持其磁性。通过他们的努力，研究人员希望通过将原子水平的微观结构与加工和磁性行为相关，以更好地了解“α双素”相的磁性。
一旦研究人员回答了这些问题，他们的目标是制作材料的批量数量，并朝着更换用于汽车和其他能源技术的钕 - 铁 - 硼化物磁铁的最终目标。这与明尼苏达大学的工作建立在以前的工作与王某有关，其中ORNL研究人员能够表征具有展示潜力的氮化物膜。Allard注意到浇注中子源使得可以进行偏振中子反射测量，由VALERIA LAURER进行的测试进行测定磁性。
在一个单独的努力中，Orn的David Parker希望计算数十种材料，然后混合出来的元素，以便在某种程度上作为承诺的候选人，以创建将像稀土元素一样表现出的化合物。亚博网站下载该材料还必须可扩展，在不同条件下保持其磁性，并满足成本性能标准。Parker注意到，通常鉴定为具有理想性质的化合物通常由具有极大不同熔点，稳定性和其他特征的元素组成，并且可以非常难以控制地制造。这就是Ornl独特的能力发挥作用的地方。
“我们有一套常规的和新的加工方法，以试图制定计算预测的化合物，包括一系列粉末固结和气体反应方法，”帕克说，帕克说，他指出，关于稀土元素的任何“神圣”都没有“神圣”。
“它们的主要优势是，由于其核电荷大，旋转轨道耦合非常强，用于固定未配对电子的磁化方向，”帕克说。“其他沉重的元素可能起着相同的作用。”
通过采用战略计算筛选和奥诺专业的显微镜和表征技能，Allard和Parker认为他们可以努力解决国家重要性问题。