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Ímãs de terras raras

1984
  • Karl J. Strnat (SmCo)
  • Masato Sagawa (NdFeB)
  • John Croat (NdFeB)
Teste de ímãs de terras raras em um laboratório de física de estado sólido.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Terras raras Ímãs são ímãs permanentes fortes feitos de ligas de elementos de terras rarasDesenvolvidos nas décadas de 1970 e 1980, os tipos mais comuns são os ímãs de neodímio (NdFeB) e os ímãs de samário-cobalto (SmCo). Eles são os ímãs permanentes mais fortes disponíveis, produzindo campos magnéticos significativamente mais intensos do que os ímãs de ferrite ou alnico, o que possibilita a miniaturização e o aprimoramento do desempenho em diversas aplicações. tecnologias. Note: the term ‘rare-earth element’ is a historical misnomer. These elements are not exceptionally rare in the Earth’s crust. Cerium, the most abundant, is the 25th most abundant element, similar to copper. Even the least abundant stable terras raras, lutetium, is nearly 200 times more common than gold. The ‘rare’ label arose because they were difficult to separate.

The exceptional strength of rare-earth magnets stems from their unique crystalline structure and the properties of the rare-earth elements. The lanthanide elements, such as neodymium and samarium, possess high magnetic anisotropy. This means their crystal lattice has a preferred axis of magnetization, making it very difficult to change the direction of their magnetic moments once aligned. This property leads to a very high coercivity (resistance to demagnetization). The transition metals in the alloy, like iron or cobalt, contribute a very high magnetic saturation, meaning they can sustain a very strong magnetic field. The combination of high coercivity and high magnetic saturation results in a very high maximum energy product ([latex](BH)_{max}[/latex]), which is the primary figure of merit for permanent magnets.

Os ímãs de samário-cobalto foram desenvolvidos no início da década de 1970 e possuem uma temperatura de Curie mais alta, o que os torna adequados para aplicações em altas temperaturas. Os ímãs de neodímio, desenvolvidos em 1984 independentemente pela General Motors e pela Sumitomo Special Metals, são ainda mais fortes, mas têm uma temperatura de Curie mais baixa, embora as ligas modernas tenham melhorado esse aspecto. O desenvolvimento de ímãs de terras raras foi um passo revolucionário na ciência dos materiais, possibilitando a criação de motores elétricos, geradores e outros dispositivos menores, mais leves e mais potentes, que antes eram impraticáveis.

UNESCO Nomenclature: 2211
Física do estado sólido

Tipo

Dispositivo físico

Interrupção

Revolucionário

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • descoberta de elementos de terras raras
  • desenvolvimento de técnicas de metalurgia do pó e sinterização
  • Compreensão do ferromagnetismo e da anisotropia magnética
  • desenvolvimento de ímãs de alnico e ferrite

Aplicações

  • unidades de disco rígido (motores de bobina móvel)
  • motores de veículos elétricos
  • geradores de turbina eólica
  • fones de ouvido e alto-falantes
  • aparelhos de ressonância magnética
  • ferramentas sem fio
  • fechos magnéticos e brinquedos

Patentes:

  • US4496395
  • US4770723

Ideias de Inovação Potencial

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Related to: rare-earth magnet, neodymium magnet, ndfeb, samarium-cobalt, smco, permanent magnet, coercivity, magnetic anisotropy, energy product, materials science.

Contexto histórico

Ímãs de terras raras

1980
1980
1980
1984
1985
1986
1990
1975
1980
1980
1980
1984
1986
1986
1991

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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