Key Materials Institute ontwikkelt goedkopere 3D-geprinte magneten
3D-printen is een magische technologie die in bijna elke denkbare branche kan worden gebruikt, van eenvoudig plastic of puur metaal. Materialen die worden gebruikt om speciale eigenschappen te maken, zoals elektrische geleidbaarheid en magnetische eigenschappen, kunnen echter nog een lange weg afleggen. Veel onderzoekers hebben verschillende methoden voor 3D-geprinte magneten ontwikkeld. De meest recente organisatie die bijdraagt aan dit veld is het Key Materials Research Institute (CMI) van het Amerikaanse Ministerie van Energie dat 3D laser-metaaldruktechnologie gebruikt om permanente magneetmaterialen te optimaliseren. Dit materiaal kan een goedkoper alternatief zijn voor dure zeldzame aarde neodymium-ijzerborium (NdFeB) -magneten voor bepaalde toepassingen. De legering die wordt gebruikt in CMI bestaat uit niobium, een relatief goedkoop en zeldzaam zeldzaam aardelement, evenals kobalt, ijzer en koper. Onderzoekers 3D hebben een verscheidenheid aan monsters afgedrukt met een reeks ingrediënten.
"Dit is een bekend magneetmateriaal, maar we willen het opnieuw bekijken en kijken of we een beter magnetisme kunnen vinden", zei CMI-wetenschapper Ryan Ott. "Met vier elementen zijn er veel werken om uit te kiezen. Het gebruik van 3D-printen versnelt het zoekproces enorm. "Het kan enkele weken duren om magneten te produceren met traditionele productiemethoden, maar 3D-printen duurt slechts twee uur. . De onderzoekers identificeerden de meest veelbelovende monsters en maakten vervolgens een tweede reeks monsters met behulp van traditionele gietmethoden en vergeleken deze met de originele monsters om het verschil tussen beide te zien.
CMI-wetenschapper Ikenna Nlebedim zei: "Vanwege de noodzaak om de noodzakelijke microstructuren te ontwikkelen, is het gebruik van laserprinten om potentiële permanente-magneetfasen van bulkmaterialen te identificeren zeer uitdagend." Maar dit onderzoek toont aan dat additieve productie een snelle economie kan zijn. Een effectief hulpmiddel voor het produceren van permanente magneetlegeringen. ”
De studie werd gedocumenteerd in een paper getiteld "Rapid Evaluation of Ce-Co-Fe-Cu Systems for Permanent Magnet Applications", door F. Meng, RP Chaudhary, K. Ganhda, IC Nlebedim, A. Palasyuk, E..Simsek, MJKramer en RTOtt. "De reeks bulkmonsters met gecontroleerde samenstelling werd gesynthetiseerd door middel van laser engineering mesh forming (LENS) door verschillende hoeveelheden legeringspoeder toe te voegen aan een smeltbad geproduceerd door een laser", legt het papier uit. "Op basis van de magnetische evaluatie van LENS-geprinte monsters werden boogsmelten en gietblokken met verschillende samenstellingen van Fe (5-20 at.%) En Co (60-45 at.%) Bereid onder handhaving van een constant Ce (16 at%). en Cu (19 at%) gehalte.De microstructuur en fase-evolutie van verschillende chemische samenstellingen en hun afhankelijkheid van magnetische eigenschappen werden geanalyseerd in as-cast en warmtebehandelde monsters.In LENS-printing en casting-monsters vonden we de beste magnetische correspondentie. In de belangrijkste enkelfasige Ce (CoFeCu) 5 microstructuur kan hoge coërciviteit (Hc> 10 kOe) worden bereikt zonder enige verfijning van de microstructuur. "
Het Key Materials Institute is het Energy Innovation Centre onder leiding van het Ames Lab van het Amerikaanse ministerie van energie, ondersteund door het Advanced Manufacturing Office van het Office of Energy Efficiency and Renewable Energy. CMI onderzoekt hoe de afhankelijkheid van zeldzame aardmetalen en andere materialen die momenteel essentieel zijn voor schone energie, kan worden verminderd of geëlimineerd.
