मोटर्ससाठी दुर्मिळ पृथ्वी स्थायी चुंबकांचा इतिहास

दुर्मिळ पृथ्वी घटक (दुर्मिळ पृथ्वी स्थायी चुंबक) are 17 metallic elements in the middle of the periodic table (atomic numbers 21, 39, and 57-71) that have unusual fluorescent, conductive, and magnetic properties that make them incompatible with more common metals such as Iron) is very useful when alloyed or mixed in small amounts. Geologically speaking, rare earth elements are not particularly rare. Deposits of these metals are found in many parts of the world, and some elements are present in roughly the same amount as copper or tin. However, rare earth elements have never been found in very high concentrations and are often mixed with each other or with radioactive elements such as uranium. The chemical properties of rare earth elements make it difficult to separate from surrounding materials, and these properties also make They are difficult to purify. Current production methods require large amounts of ore and generate large amounts of hazardous waste to extract only small amounts of rare earth metals, with waste from processing methods including radioactive water, toxic fluorine and acids.

शोधण्यात आलेले सर्वात जुने स्थायी चुंबक हे खनिज होते ज्यांनी स्थिर चुंबकीय क्षेत्र प्रदान केले. 19 व्या शतकाच्या सुरुवातीपर्यंत, चुंबक नाजूक, अस्थिर आणि कार्बन स्टीलचे बनलेले होते. 1917 मध्ये, जपानने कोबाल्ट मॅग्नेट स्टीलचा शोध लावला, ज्याने सुधारणा केल्या. कायमस्वरूपी चुंबकांची कामगिरी त्यांच्या शोधापासून सुधारत राहिली आहे. 1930 मध्ये अल्निकोस (अल/नि/को मिश्रधातू) साठी, ही उत्क्रांती वाढीव ऊर्जा उत्पादनाच्या (BH) कमाल संख्येत प्रकट झाली, ज्यामुळे कायम चुंबकाच्या गुणवत्तेत मोठ्या प्रमाणात सुधारणा झाली आणि चुंबकांच्या दिलेल्या खंडासाठी, जास्तीत जास्त उर्जा घनता पॉवरमध्ये रूपांतरित केली जाऊ शकते जी चुंबक वापरून मशीनमध्ये वापरली जाऊ शकते.

नेदरलँड्समधील फिलिप्स इंडस्ट्रियल रिसर्चच्या भौतिकशास्त्र प्रयोगशाळेत 1950 मध्ये प्रथम फेराइट चुंबक चुकून सापडला. एका सहाय्यकाने चुकून ते संश्लेषित केले - त्याला अर्धसंवाहक सामग्री म्हणून अभ्यास करण्यासाठी दुसरा नमुना तयार करायचा होता. ते प्रत्यक्षात चुंबकीय असल्याचे आढळून आले, त्यामुळे ते चुंबकीय संशोधन पथकाकडे देण्यात आले. चुंबक म्हणून चांगली कामगिरी आणि कमी उत्पादन खर्चामुळे. यामुळे, हे फिलिप्स-विकसित उत्पादन होते ज्याने कायम चुंबकाच्या वापरामध्ये वेगाने वाढ होण्याच्या सुरुवातीस चिन्हांकित केले.

1960 मध्ये, पहिला दुर्मिळ पृथ्वी चुंबक(दुर्मिळ पृथ्वी स्थायी चुंबक)लॅन्थॅनाइड घटक, य्ट्रियमच्या मिश्रधातूपासून बनविलेले होते. ते उच्च संपृक्तता चुंबकीकरण आणि डिमॅग्नेटायझेशनला चांगला प्रतिकार असलेले सर्वात मजबूत स्थायी चुंबक आहेत. जरी ते महाग, नाजूक आणि उच्च तापमानात अकार्यक्षम असले तरी, त्यांचे अनुप्रयोग अधिक संबंधित बनल्यामुळे ते बाजारपेठेवर वर्चस्व गाजवू लागले आहेत. 1980 च्या दशकात वैयक्तिक संगणकांची मालकी व्यापक झाली, ज्याचा अर्थ हार्ड ड्राइव्हसाठी कायम चुंबकांना जास्त मागणी होती.

सॅमेरियम-कोबाल्ट सारख्या मिश्रधातूंचा विकास 1960 च्या दशकाच्या मध्यात संक्रमण धातू आणि दुर्मिळ पृथ्वीच्या पहिल्या पिढीसह करण्यात आला आणि 1970 च्या दशकाच्या उत्तरार्धात, कॉंगोमधील अस्थिर पुरवठ्यामुळे कोबाल्टच्या किंमतीत प्रचंड वाढ झाली. त्या वेळी, सर्वोच्च सॅमेरियम-कोबाल्ट परमनंट मॅग्नेट (BH) कमाल सर्वात जास्त होती आणि संशोधन समुदायाला हे चुंबक बदलणे आवश्यक होते. काही वर्षांनंतर, 1984 मध्ये, Nd-Fe-B वर आधारित स्थायी चुंबकांचा विकास प्रथम सागावा एट अल यांनी प्रस्तावित केला होता. जनरल मोटर्सकडून मेल्ट स्पिनिंग प्रक्रियेचा वापर करून सुमितोमो स्पेशल मेटलमध्ये पावडर मेटलर्जी तंत्रज्ञान वापरणे. खालील आकृतीत दर्शविल्याप्रमाणे, (BH)मॅक्स जवळजवळ एका शतकात सुधारला आहे, जो स्टीलसाठी ≈1 MGOe पासून सुरू झाला आहे आणि गेल्या 20 वर्षांत NdFeB मॅग्नेटसाठी सुमारे 56 MGOe पर्यंत पोहोचला आहे.

औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये स्थिरता अलीकडेच एक प्राधान्य बनले आहे आणि दुर्मिळ पृथ्वी घटक, ज्यांना त्यांच्या उच्च पुरवठा जोखीम आणि आर्थिक महत्त्वामुळे प्रमुख कच्चा माल म्हणून ओळखले गेले आहे, नवीन दुर्मिळ पृथ्वी-मुक्त स्थायी चुंबकांवरील संशोधनासाठी क्षेत्रे उघडली आहेत. एक संभाव्य संशोधन दिशा म्हणजे सर्वात जुने विकसित स्थायी चुंबक, फेराइट चुंबक यांच्याकडे मागे वळून पाहणे आणि अलीकडील दशकांमध्ये उपलब्ध सर्व नवीन साधने आणि पद्धती वापरून त्यांचा पुढील अभ्यास करणे. अनेक संस्था आता नवीन संशोधन प्रकल्पांवर काम करत आहेत जे दुर्मिळ-पृथ्वी चुंबकांना हिरवे, अधिक कार्यक्षम पर्यायांसह बदलण्याची आशा करतात.