Instytut Materiałów Krytycznych opracowuje tańsze magnesy drukowane 3D

CMI wykorzystywał laserowe drukowanie laserowe 3D w celu optymalizacji trwałego magnesu, który według instytutu może być bardziej ekonomiczną alternatywą dla kosztownych magnesów z neodymu żelazowo-borowego (NdFeB) z rzadkich metali stosowanych w niektórych zastosowaniach. Stop używany przez CMI składał się z ceru, tańszego i obfitego pierwiastka ziem rzadkich, a także kobaltu, żelaza i miedzi. Naukowcy 3D wydrukowali różne próbki, demonstrując szereg kompozycji.

"To był znany materiał magnetyczny, ale chcieliśmy powtórzyć go, aby sprawdzić, czy uda nam się znaleźć wyjątkowe właściwości magnetyczne" - powiedział naukowiec z CMI, Ryan Ott. "Dzięki czterem elementom istnieje ogromna ilość kompozycji do polowania. Korzystanie z drukowania 3D znacznie przyspiesza proces wyszukiwania."

Tworzenie magnesów przy użyciu konwencjonalnych metod produkcji może potrwać kilka tygodni, ale drukowanie 3D ich zasięg trwał tylko dwie godziny. Naukowcy zidentyfikowali próbki o najbardziej obiecujących właściwościach, a następnie wykonali drugi zestaw próbek przy użyciu konwencjonalnych metod odlewania i porównali je z oryginalnymi. Potwierdziły one wyniki próbek wydrukowanych w 3D CD3D .

"Używanie drukowania laserowego jest bardzo trudne potencjalne fazy magnesu stałego dla materiałów sypkich ze względu na potrzebę opracowania niezbędnej mikrostruktury "- powiedziała naukowiec CMI Ikenna Nlebedim. "Jednak badania pokazują, że produkcja dodatków może być skutecznym narzędziem do szybkiego i ekonomicznego identyfikowania obiecujących stopów z magnesem trwałym."

Badania zostały udokumentowane w artykule zatytułowanym "Szybka ocena Ce-Co- System Fe-Cu do trwałych zastosowań magnetycznych ", do którego można uzyskać dostęp tutaj. Autorzy to F. Meng, R.P. Chaudhary, K. Ganhda, I.C. Nlebedim, A. Palasyuk, E. Simsek, M.J. Kramer i R.T. Ott.

"Tablice zbiorczych próbek o kontrolowanych kompozycjach zostały zsyntetyzowane za pomocą laserowego formowania siatki (LENS) poprzez podawanie różnych proporcji sproszkowanego stopu do puli stopionej wytworzonej przez laser", wyjaśnia ten papier. "Na podstawie oceny właściwości magnetycznych próbek drukowanych LENS wytopiono łuk i odlewano wlewki o różnych składach Fe (5-20 at.%) I Co (60-45 at.%) Utrzymując stałą Ce ( 16%.) I zawartość Cu (19%.%). Ewolucję mikrostruktury i faz o różnych składach chemicznych i ich zależność od właściwości magnetycznych analizuje się w odlewaniu i obróbce cieplnejpróbki. Zarówno w przypadku próbek drukowanych, jak i odlewanych stwierdziliśmy, że najlepsze właściwości magnetyczne odpowiadają przeważnie jednofazowej mikrostrukturze Ce (CoFeCu) 5, w której można osiągnąć wysoką koercyjność (Hc> 10 kOe) bez żadnej mikrostruktury. "

Instytut Materiałów Krytycznych jest wydziałem Centrum Innowacji Energetycznych prowadzonym przez Laboratorium Ames w DOE i wspieranym przez Urząd ds. Efektywności Energetycznej i Zaawansowanego Biura Produkcji Energii Odnawialnej. CMI bada sposoby zmniejszenia lub wyeliminowania zależności od metali ziem rzadkich i innych materiałów, które są obecnie krytyczne dla czystej energii.