المغناطيس النيوديميوم نوع من المواد المغناطيسية الدائمة عالية الأداء، ويتكون من النيوديميوم والحديد والبورون وعناصر أخرى. يتميز بقوة مغناطيسية فائقة، ويُعد حاليًا من أقوى المواد المغناطيسية الدائمة المستخدمة تجاريًا. يتمتع المغناطيس النيوديميوم بقوة مجال مغناطيسي عالية جدًا، وقوة مغناطيسية ممتازة، وطاقة مغناطيسية عالية. لذلك، يُستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات، بما في ذلك التكنولوجيا الإلكترونية، والمحركات الكهربائية، وأجهزة الاستشعار، والمغناطيسات، وغيرها.تستمد مغناطيسية مغناطيس النيوديميوم من بنيته البلورية وتراصف ذراته. تتميز هذه البنية البلورية بترتيبها العالي، وهي تنتمي إلى النظام البلوري الرباعي. تترتب الذرات بشكل منتظم داخل الشبكة، وتبقى عزومها المغناطيسية ثابتة، مع وجود تفاعلات قوية بينها. هذا الترتيب المنتظم والتفاعل القوي هما ما يمنح مغناطيس النيوديميوم خصائص مغناطيسية فائقة.يمكن تعديل وتحسين مغناطيسية مغناطيس النيوديميوم من خلال عمليات تحضير وأساليب معالجة مختلفة. على سبيل المثال،مغناطيس النيوديميوم الصينييمكن تصنيعها إلى مغناطيسات ذات أشكال معقدة باستخدام عملية تعدين المساحيق. بالإضافة إلى ذلك، يمكن اتخاذ تدابير أخرى مثل المعالجة الحرارية، ومعالجة المغنطة، والطلاء لتعزيز خصائصها المغناطيسية واستقرارها.مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الخصائص المغناطيسية لمغناطيس النيوديميوم تتراجع عند درجات الحرارة العالية. تتراوح درجة الحرارة المغناطيسية الحرجة لمغناطيس النيوديميوم عادةً بين 200 و300 درجة مئوية. عند تجاوز هذه الدرجة، تضعف مغنطة مغناطيس النيوديميوم وقوته المغناطيسية تدريجيًا، أو قد يفقد مغناطيسيته تمامًا. لذا، في التطبيقات العملية، من الضروري اختيار درجة حرارة التشغيل المناسبة وفقًا لدرجة الحرارة المغناطيسية الحرجة لمواد مغناطيس النيوديميوم.

أولاً: الخصائص المغناطيسية لمغناطيس النيوديميوم ومبدأ تغير درجة الحرارة

أ. الخصائص المغناطيسية الأساسية لمغناطيس النيوديميوم: المغناطيس النيوديميوم نوع من المواد المغناطيسية الدائمة النادرة، يتميز بخصائص مغناطيسية فائقة القوة. فهو يتمتع بخصائص طاقة مغناطيسية عالية، ومغناطيسية متبقية عالية، وقوة إكراه عالية. عادةً ما تكون قوة المجال المغناطيسي للمغناطيس النيوديميوم أعلى من قوة المجال المغناطيسي للمغناطيسات الفريتية ومغناطيسات الألومنيوم والنيكل والكوبالت. وهذا ما يجعله واسع الاستخدام في العديد من التطبيقات، مثل المحركات والمستشعرات والمغناطيسات.

ب. العلاقة بين اصطفاف الذرات والعزم المغناطيسي:تتحقق مغناطيسية مغناطيس النيوديميوم من خلال تفاعل العزم المغناطيسي الذري. يتكون العزم المغناطيسي الذري من دوران الإلكترونات وعزمها المغناطيسي المداري. عندما تترتب هذه الذرات في الشبكة البلورية، يؤدي تفاعل عزمها المغناطيسي إلى توليد المغناطيسية. في مغناطيس النيوديميوم، ينشأ العزم المغناطيسي للذرة بشكل أساسي من سبعة أيونات نيوديميوم غير مزدوجة، يكون دورانها في نفس اتجاه العزم المغناطيسي المداري. بهذه الطريقة، يتولد مجال مغناطيسي قوي، مما ينتج عنه المغناطيسية القوية لمغناطيس النيوديميوم.

ج. تأثير تغيرات درجة الحرارة على اصطفاف الذرات: يتحدد ترتيب الذرات وتفاعلها في الشبكة البلورية بدرجة الحرارة. مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد الحركة الحرارية للذرات، ويضعف التفاعل بينها نسبيًا، مما يؤدي إلى عدم استقرار ترتيبها المنتظم. يؤثر هذا على اصطفاف الذرات في مغناطيس النيوديميوم، وبالتالي على خصائصه المغناطيسية. عند درجات الحرارة العالية، تشتد الحركة الحرارية للذرات، ويضعف التفاعل بينها، مما يؤدي إلى ضعف مغنطة مغناطيس النيوديميوم وقوته المغناطيسية.

د. درجة الحرارة المغناطيسية الحرجة لمغناطيس النيوديميوم:تشير درجة الحرارة المغناطيسية الحرجة لمغناطيس النيوديميوم إلى درجة الحرارة التي يفقد عندها المغناطيس مغناطيسيته عند درجات الحرارة العالية. وبشكل عام، تتراوح درجة الحرارة المغناطيسية الحرجة لمغناطيس النيوديميوم بين 200 و300 درجة مئوية. عندما تتجاوز درجة الحرارة هذه الدرجة، يختلّ الترتيب الذري لمغناطيس النيوديميوم، ويتوزع اتجاه العزم المغناطيسي عشوائيًا، مما يؤدي إلى ضعف أو حتى فقدان كامل للمغنطة والقوة المغناطيسية. لذلك، عند الاستخدام، يجب الحرص على التحكم في درجة حرارة تشغيل مغناطيس النيوديميوم للحفاظ على خصائصه المغناطيسية المستقرة.

ثانيًا: تأثير درجة الحرارة على مغناطيسية مغناطيس النيوديميوم

أ. تأثير تغير درجة الحرارة على مغنطة مغناطيس النيوديميوم:يؤثر تغير درجة الحرارة على مغنطة مغناطيس النيوديميوم. وبشكل عام، مع ارتفاع درجة الحرارة، تقل مغنطة مغناطيس النيوديميوم ويصبح منحنى المغنطة أكثر استواءً. ويعود ذلك إلى أن ارتفاع درجة الحرارة يؤدي إلى عدم انتظام المجال المغناطيسي في مغناطيس النيوديميوم، مما ينتج عنه انخفاض في مغنطة المغناطيس.مغناطيس قرصي صغير من النيوديميوم.

ب. تأثير تغير درجة الحرارة على قوة الإكراه المغناطيسي لمغناطيس النيوديميوم: تشير خاصية الإكراه المغناطيسي إلى قدرة المجال المغناطيسي المُطبق على بلوغ القيمة الحرجة اللازمة لإتمام عملية التمغنط. ويؤثر تغير درجة الحرارة على خاصية الإكراه المغناطيسي لمغناطيس النيوديميوم. فعمومًا، تنخفض هذه الخاصية عند درجات الحرارة المرتفعة، بينما تزداد عند درجات الحرارة المنخفضة. ويعود ذلك إلى أن ارتفاع درجة الحرارة يزيد من الإثارة الحرارية للمجالات المغناطيسية، مما يتطلب مجالًا مغناطيسيًا أقل لإتمام عملية التمغنط.

ج- تأثير تغير درجة الحرارة على تخميد العزم المغناطيسي والمغناطيسية المتبقية لمغناطيس النيوديميوم: يشير مصطلح تخميد العزم المغناطيسي إلى درجة انخفاض العزم المغناطيسي أثناء عملية التمغنط، بينما يشير مصطلح المغناطيسية المتبقية إلى درجة المغناطيسية التي يحتفظ بها مغناطيس النيوديميوم بعد عملية إزالة المغناطيسية. يؤثر تغير درجة الحرارة على كل من تخميد العزم المغناطيسي والمغناطيسية المتبقية لمغناطيس النيوديميوم. بشكل عام، تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة تخميد العزم المغناطيسي، مما يُسرّع عملية التمغنط. في الوقت نفسه، تؤدي زيادة درجة الحرارة أيضًا إلى تقليل المغناطيسية المتبقية، مما يُسهّل فقدان المغناطيسية عند إزالة المغناطيسية.

Ⅲ.تطبيق والتحكم في الفقد المغناطيسي لمغناطيس النيوديميوم

أ. الحد الأقصى لدرجة الحرارة لاستخدام مغناطيس النيوديميوم: تتأثر الخصائص المغناطيسية لمغناطيس النيوديميوم بارتفاع درجة الحرارة، لذا من الضروري تحديد درجة حرارة تشغيله في التطبيقات العملية. عمومًا، يجب أن تكون درجة حرارة تشغيل مغناطيس النيوديميوم أقل من درجة حرارته المغناطيسية الحرجة لضمان استقرار أدائه المغناطيسي. يختلف الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل باختلاف التطبيقات والمواد المستخدمة. يُنصح عمومًا باستخدام مغناطيس النيوديميوم عند درجة حرارة أقل من 100-150 درجة مئوية.

ب. مراعاة تأثير درجة الحرارة على القوة المغناطيسية في تصميم المغناطيس: عند تصميم المغناطيس، يُعدّ تأثير درجة الحرارة على القوة المغناطيسية عاملاً هاماً يجب مراعاته. فارتفاع درجة الحرارة يُقلّل من القوة المغناطيسية لمغناطيس النيوديميوم، لذا من الضروري مراعاة تأثير درجة حرارة التشغيل في عملية التصميم. ومن الطرق الشائعة اختيار مواد مغناطيسية ذات استقرار حراري جيد، أو اتخاذ تدابير تبريد لخفض درجة حرارة تشغيل المغناطيس لضمان الحفاظ على قوة مغناطيسية كافية في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.

ج. طرق لتحسين استقرار درجة حرارة مغناطيس النيوديميوم: لتحسين استقرار درجة حرارة مغناطيس النيوديميوم عند درجات الحرارة العالية، يمكن اتباع الطرق التالية: إضافة عناصر سبائكية: يمكن أن تؤدي إضافة عناصر سبائكية مثل الألومنيوم والنيكل إلى مغناطيس النيوديميوم إلى تحسين مقاومته لدرجات الحرارة العالية. معالجة الطلاء السطحي: يمكن أن تؤدي المعالجة الخاصة لسطح مغناطيس النيوديميوم، مثل الطلاء الكهربائي أو طلاء طبقة من مادة واقية، إلى تحسين مقاومته لدرجات الحرارة العالية. تحسين تصميم المغناطيس: من خلال تحسين بنية المغناطيس وهندسته، يمكن تقليل ارتفاع درجة حرارة مغناطيس النيوديميوم وفقدان الحرارة عند درجات الحرارة العالية، وبالتالي تحسين استقرار درجة حرارته. تدابير التبريد: يمكن لتدابير التبريد المناسبة، مثل التبريد بسائل التبريد أو التبريد بالمروحة، أن تقلل بشكل فعال من درجة حرارة تشغيل مغناطيس النيوديميوم وتحسن استقرار درجة حرارته. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من إمكانية تحسين استقرار درجة حرارة مغناطيس النيوديميوم بالطرق المذكورة أعلاه، إلا أنه قد يفقد مغناطيسيته في بيئات درجات الحرارة العالية للغاية إذا تم تجاوز درجة حرارته الحرجة المغناطيسية. لذلك، في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية، يجب النظر في مواد أو تدابير بديلة أخرى لتلبية الطلب.

ختاماً

يُعدّ استقرار درجة حرارة مغناطيس النيوديميوم أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على خصائصه المغناطيسية وتأثيراته التطبيقية. عند تصميم واختيار مغناطيس النيوديميوم، من الضروري مراعاة خصائص مغنطته ضمن نطاق درجة حرارة محدد، واتخاذ التدابير اللازمة لضمان استقرار أدائه. قد يشمل ذلك اختيار المواد المناسبة، واستخدام تصميمات التغليف أو تبديد الحرارة للحد من تأثيرات درجة الحرارة، والتحكم في الظروف البيئية لتغيرات درجة الحرارة. شركتنا هيمصنع مغناطيس قرص النيوديميوم في الصين(خاصة لإنتاجمغناطيس بأشكال مختلفة(لدينا خبرتنا الخاصة) إذا كنت بحاجة إلى هذه المنتجات، فيرجى الاتصال بنا دون تردد.