Неодимовый магнит, маркировка, изготовление, применение

Особенности маркировки

Итак, важнейшие характеристики магнита можно определить по его марке, которую производители помечают обычно буквой и цифрой. Буква указывает на максимальную температуру, при которой допускается эксплуатация изделия. Например, неодимовые магниты N52 относятся к классу «Нормал», которому соответствует английская буква «N» и сохраняют свои свойства до +80 0С. Таких температурных условий достаточно в большинстве случаев использования магнитных деталей, поэтому подобные магниты наиболее популярные и сравнительно недорогие. Дальше с разрывом в 20-30 градусов идут категории «М», «Н», «SH», «UH» и самый стойкий к высоким температурам неодимовый магнит, сплав в составе которого, называется «ЕН». Он не теряет эффективность даже при +200 0С и может применяться, как компонент сильно нагревающихся агрегатов. Это различные электродвигатели, генераторы и другие сложные устройства.

Теперь несколько слов скажем о цифре в маркировке, указывающей на уровень магнитной энергии, измеряемой в килоДжоулях на кубический метр. Чем выше цифра класса, тем теоретически мощнее магнитная деталь. То есть, проще говоря, неодимовый магнит сплав 42 мощнее, чем его «собрат» марки 33 и «слабее» товаров, обозначенных цифрой 50.

Вес магнитных устройств

Однако, подбирая пруток, кольцо или брусок из неодима, следует не забывать, что сила на отрыв, которой они обладают, зависит не только от свойств металла, но и от массивности самого изделия. Маленькие и большие устройства имеют разные притягивающие характеристики, даже если их состав абсолютно идентичен. Таким образом, неодимовый магнит N35 в виде диска 70х50 наверняка окажется мощнее и, соответственно, эффективнее, чем цилиндр 40х10, пусть, и сделанный из сплава класса 52. Хотя, точно определить характеристики того или иного товара можно лишь с помощью специальных измерительных приборов.

Цветные металлы

Вторая по величине группа имеет небольшую плотность, хорошую пластичность, невысокую температуру плавления, преобладающие цвета (белый, желтый, красный) и состоит из следующих металлов:

• Легкие – магний, стронций, цезий, кальций. В природе встречаются только в прочных соединениях. Применяются для получения легких сплавов разного назначения.
• Благородные. Примеры металлов: платина, золото, серебро. Они обладают повышенной устойчивостью к коррозии.
• Легкоплавкие – кадмий, ртуть, олово, цинк. Имеют невысокую температуру плавления, участвуют в производстве разных сплавов.

Какие виды встречаются?

Свойства металлов во многом зависят от того, к какому виду тот или иной ингредиент относится. В этом ракурсе стоит выделить черные и цветные компоненты.

Чермет

Данная группа считается самой распространенной и востребованной в объемном ракурсе. Свое название они получили благодаря своему цвету – темному. При этом отличительной особенностью черных руд считается низкая стоимость.

В свою очередь, классифицируется на:

• железные – сюда стоит отнести железосодержащие материалы и основы, а также никелевые и кобальтовые сплавы;
• тугоплавкие основания для сплавов (имеют температуру плавления равную или превышающую 1600 градусов Цельсия, что является достаточно высоким показателем);
• низкопрочностные редкоземельные элементы, такие как церий, неодим и другие (активно используются в производстве микроэлектроники).

Цветмет

Принято считать, что эта группа элементов отличается меньшими прочностными характеристиками, температурой плавления, устойчивостью к механическим нагрузкам, но более солидной стоимостью. Понятно, что по всем этим позициям встречаются исключения.

Цветные ранжируют на следующие категории:

1. Легкие – литий, натрий и так далее. Они характеризуются небольшой плотностью – до 5 тонн на метр кубический. Это всего в 5 раз больше воды.
2. Тяжелые – свинец, серебро, золото. Их плотность в разы выше легких.
3. Благородные – те же золото и серебро, а также платина, плутоний.

Также поделить «цветные» разновидности можно на тугоплавкие и легкоплавкие.

Магний, титан и их сплавы

Магний неустойчив к коррозии, зато не существует легче металла, используемого для технических нужд. В основном его добавляют в сплавы с другими материалами: цинком, марганцем, алюминием, которые прекрасно режутся и являются достаточно прочными. Из сплавов с легким металлом магнием изготавливают корпусы фотоаппаратов, различных приборов и двигателей. Титан нашел свое применение в ракетной отрасли, а также машиностроении для химической промышленности. Титаносодержащие сплавы имеют небольшую плотность, прекрасные механические свойства и стойкость к коррозии. Они хорошо поддаются обработке давлением.

Применение

Широкое использование неодима в производстве имеет две основные причины:

• Большое распространение в природе. Литосфера содержит в среднем 2,5 грамма на тонну земли, а морская вода 0,02 *1 мкг на 1000 литров. Его процентное содержание на планете опережает такие металлы как золото, никель, алюминий и прочее.
• Относительно низкие цены.

В производстве выделяют следующие способы применения данного редкоземельного металла:

• Стекольная промышленность. Вместе с другими редкоземельными металлами, неодим является составной частью стекла, меняющего свой цвет исходя из интенсивности освещения. Также он служит компонентом «осветительного» стекла, применяемого при изготовлении оптической аппаратуры. Из неодимовых сплавов производят защитные очки для обеспечения безопасности проведения сварочного процесса. Причиной этому послужила способность металла поглощать ультрафиолет. Металлический неодим служит материалом для производства инфракрасных фильтров, используемых в оптическом оборудовании астрономов. Способность неодимового стекла препятствовать проникновению нейтронов нашло ему применение в производстве защиты термоядерных реакторов.
• В металлургической отрасли неодим применяется как раскислитель стали. Введение неодима в никелевый сплав повышает его пластичность на 30-40%, что дает возможность обрабатывать металл давлением. Магниевые сплавы, легированные неодимом, сохраняют свои механические характеристики при более высоких температурах. Титан с содержанием ниобия в составе имеет лучшую прочность и устойчивость к образованию коррозии по сравнению с чистым металлом.
• В атомной промышленности металлический неодим используют для получения плутония из урано-плутоневого раствора. Плутоний выделяется намного быстрее в условиях наличия частиц неодима, что дает возможность проведения его равномерной экстракции из жидкого урана. Помимо этого неодим увеличивает качественные характеристики уранового топлива.
• Большинство современных промышленных магнитов основаны на соединение железо-бор-неодим. По сравнению с самариево-кобальтовыми магнитами, они отличаются более высокими значениями магнитной силы.
• Химическая промышленность применяет неодим в качестве катализатора при изготовлении разного рода полимеров.
• Помимо этого служит сырьем для кристаллов излучателей лазеров. Неодимовые лазеры активно применяют в пластической хирургии для коррекции фигуры.
• Используется в качестве конструкционного материала в ракетокосмической промышленности. Неодимовый металлопрокат является заготовкой для деталей, установленных на орбитальных спутниках и космических аппаратах.
• В электронике неодим служит при производстве электронно-лучевых трубок, отличающихся повышенным значением контрастов цветов.

Основные моменты производства

Считается, что описываемые нами товары изготавливаются из частиц трех химических элементов, но немногие знают, что даже неодимовые магниты N52 на 70 % состоят из железа и почти на 30 из бора, а редкоземельных металлов в них не больше полкилограмма на тонну общей массы. Тем не менее, наличие даже вкраплений неодима кардинально меняет свойства сплава, влияя на его притягивающие способности и в разы продляя срок службы изделия.

Многое еще зависит также от добросовестности производителя. Нередко товары 35-й категории могут выдаваться, например, за неодимовые магниты N45. Поэтому учитывайте деликатность продукции и работайте с поставщиками, которым доверяете. Помните, что некоторые компании пользуются тем, что точные характеристики продукции можно определить только с помощью сложных приборов и лишь после того, как заказ придет клиенту.

Таким образом, можем сделать вывод, что чем больше цифра марки товара, тем больше редкоземельного металла в нем находится. Неодимовые магниты N38 содержат больший процент железа, чем более высокие категории. Такие изделия превосходно подходят для использования в домашних условиях и в некоторых отраслях промышленности. При этом для сложных механических агрегатов понадобится детали с большим содержанием редкоземельных металлов.

Определение твердости металла

Твердостью металла является его способность противостоять или осуществлять сопротивление телу, которое намного тверже.

Твердость проверяют методами вдавливания в исследуемый материал шариков определенных размеров или алмазной пирамиды. Твердость определяют по трем показателям, а именно по Бринеллю, по Роквеллу и по Виккерсу.

Твердость по Бринеллю определяется в результате вдавливания стального шарика, который имеет диаметр два с половиной миллиметра, или пять или десять миллиметров.

Для определения твердости по Роквеллу вдавливается или стальной шарик, который имеет диаметр 1,58 мм, или алмазный конус, который имеет угол на своей вершине 120 °. Различают несколько значений твердости, а именно очень твердую, мягкую сталь и закаленную сталь. Для первого вида твердости используют вдавливания алмазного конуса, для второго применяют стальной шарик, а для последнего вида принимают алмазный или твердосплавный конус. Система Роквелла в результате неглубокого погружения алмазного конуса в исследуемый материал позволяет исследовать металл более точно, чем система Бринелля.

Что касается определения твердости по системе Виккерса, то при его методике используется алмазная пирамида, которая имеет правильную четырехгранную форму. После того, как подвергли воздействию металл со стороны пирамиды, то есть ее погрузили в металл на определенную величину, осуществляют расчеты, отталкиваясь от величины диагоналей вмятины в металле. Там даже разработаны специальные таблицы. Этот метод применяют для измерения твердости металлических деталей, имеющих небольшое поперечное сечение, а также для поверхностных слоев, имеющих большую твердость и малую тонкость.

Характеристика поверхности и толщина притягиваемого предмета

Если мы говорим о мощности магнитных изделий, нужно упомянуть и о том, что сила на отрыв зависит не только от массивности устройства или от свойств материала, но и от характеристик поверхности, притягиваемой неодимом. Если мы читаем в описании товара, что неодимовый магнит N45 обладает силой на отрыв 100 кг, это означает, что он способен удерживать предметы весом центнер при условии, что эти предметы будут иметь достаточную толщину (минимум 2 сантиметра), а также при условии, что их поверхность будет абсолютно гладкой. Чем меньшая толщина и больше неровностей на поверхности, тем, соответственно, потребуется меньшая сила на отрыв.

История элемента

Неодим был открыт австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельсбахом в 1885 году в составе так называемого «дидима», смеси РЗЭ, ошибочно принятой за один новый элемент. До этого, в 1879 году, Лекок де Буабодран выделил из дидима самарий, а в 1882 Богуслав Браунер опубликовал исследование, в котором привел доказательства того, что дидим не является отдельно взятым элементом. Карл фон Вельсбах утверждал, что дидим состоит из двух элементов, которые он назвал «неодим» и «празеодим».

На сегодняшний день неодим большей частью добывается из бастнацитов и очищается с помощью растворителей.
Развитие технологий получения чистого неодима привело к тому, что появилось неодимовое стекло. Экземпляры такого стекла, произведенного в 1930-х, имеют выраженную оранжевую или красноватую окраску, тогда как современные образцы неодимового стекла имеют чистый фиолетовый цвет. Это связано с тем, что ранее было невозможно удалить из состава остатки празеодима.

Неодимовое стекло получают путем включения оксида неодима в расплав стекла. При дневном свете или при свете лампы накаливания неодимовое стекло приобретает фиолетовый цвет, а при свете флуоресцентных ламп – бледно-голубой. Неодимовое стекло используется в полупроводниковых лазерах, используемых при очень сильной мощности (в степени тераватт), больших затратах энергии (МегаДжоули), мультилучевых системах для инерциального термоядерного синтеза. Неодимовое стекло используется в лампах накаливания для обеспечения более натурального освещения, также для зеркал заднего вида, чтобы исключить блики в ночное время.

Впервые в коммерческих целях неодим применялся для окраски стекла, начало чему было проложено Лео Мосером в 1927 году. Как результат, стекла «Александрит» носят названия цветов Мосера и по сей день. Неодимовое стекло широко эмулировалось в 1930-е различными американскими фирмами, известные и популярные марки того времени (по цветам): «Хейсей», «Фостория» («Вистерия»), «Кембридж» и «Стьюбен» и т.д. «Сумерки» фирмы Тиффин оставался в производстве с 1950-х по 1980-е. Современные производители есть в Чехии, США, Китае. Обширный поглощающий диапазон неодимового стекла приводит к тому, что оно может менять свой цвет в зависимости от освещения: красно-фиолетовый при дневном освещении, желтый – при свете ламп накаливания, голубой – под флуоресцентными лампами и зеленоватый при трихроматическом освещении. В сочетании с празеодимом получается стекло Мосера «Гелиолайт». В сочетании с золотом и селеном получается красивый красный цвет (марка «Роял» по Мосеру или «Вистария» Тиффина).

Так как цветовые эффекты неодима связаны с внутриатомными f-f переходами, химическая среда слабо влияет на цвет стекла, и оно невосприимчиво к термической обработке. Так или иначе, но для лучшего цвета железосодержащие примеси должны быть сведены к минимуму в диоксиде кремния, используемого для изготовления стекла. Вообще, элементы с f-f переходами создают менее интенсивную окраску, чем элементы с d-переходами, которые также нужно использовать в стекле для достижения необходимой интенсивности цвета.

Многие заводы и предприятия до сих пор используют советскую классификацию металлического неодима.
По ТУ 48-4-205-72 (с изменениями) различают следующие марки: НМ-1, НМ-2, НМ-3.
НМ-1= 99,85% по массе,
НМ-2= 99,21% по массе,
НМ-3= 97,7% по массе.

Полную информацию о наличии металлического неодима на складе, о стоимости продукции, скидках и по другим интересующим Вас вопросам Вы можете получить при обращении к нашим менеджерам.

Механические свойства

Отличительной особенностью неодима является его высокая пластичность. Модуль Юнга (упругости) составляет 37 ГПа. Модуль сдвига 13,5 ГПа. Относительное удлинение на сжатие равно 40%, что сравнимо с аналогичным показателем меди.

Неодим не выделяется высокими прочностными характеристиками. Предел прочности на разрыв составляет 136 МПа, что почти в 4 раза ниже, чем у стали 45. Твердость металлического неодима зависит от количества примесей в его составе. Такие элементы как фосфор повышают ее значение, но при этом отрицательно влияют на прочность. Для чистого неодима твердость равна 314 единиц по шкале Бринелля.

Физические свойства

Неодим — типичный представитель редкоземельных металлов. Обладает серебристо-белым цветом. Относится к лантаноидной группе. В естественных условиях встречается в виде 7 изотопов, двое из которых радиоактивны. Период их полураспада составляет 14 дней.

Плотность металлического неодима меньше, чем у конструкционных сталей и равна 7007 кг/м3. Температура плавления 1024 ºС. Температура, при которой металл начинает кипеть, 3050 ºС. Неодим обладает высокой теплопроводящей способностью. Коэффициент теплопроводности составляет 13,5 Вт\м К.

Температурный коэффициент линейного расширения равен 6,7*10-6 1/С,т.е. при увеличении температуры на 1 градус металл расширится на 6,7 мкм. Удельное сопротивление электрическому току 0,64 мкОм*м. Парамагнитен. Восприимчивость к магнитному полю составляет 39,5*10-9 единиц.

Характеристики [ править ]

Физические свойства править

Неодим, редкоземельный металл , присутствовал в классическом мишметалле в концентрации около 18%. Металлический неодим имеет яркий серебристый металлический блеск. Неодим обычно существует в двух аллотропных формах, причем преобразование из двойной гексагональной в объемно-центрированную кубическую структуру происходит при температуре около 863 ° C. Неодим парамагнитен при комнатной температуре и становится антиферромагнетиком при охлаждении до 20 К (-253,2 ° C). Для изготовления неодимовых магнитов его легируют железом , которое является ферромагнетиком .

Химические свойства править

Металлический неодим быстро окисляется в условиях окружающей среды и легко горит при температуре около 150 ° C с образованием оксида неодима (III) ; оксид отслаивается, подвергая массивный металл дальнейшему окислению:

4 Nd + 3 O ₂ → 2 Nd ₂ O ₃

Неодим — довольно электроположительный элемент, он медленно реагирует с холодной водой, но довольно быстро с горячей водой с образованием гидроксида неодима (III):

2 Nd (s) + 6 H ₂ O (l) → 2 Nd (OH) ₃ (водн.) + 3 H ₂ (г)

Металлический неодим бурно реагирует со всеми галогенами

2 Nd (s) + 3 F ₂ (g) → 2 NdF ₃ (s)

2 Nd ( тв ) + 3 Cl ₂ (г) → 2 NdCl ₃ ( тв )

2 Nd (s) + 3 Br ₂ (g) → 2 NdBr ₃ (s)

2 Nd (s) + 3 I ₂ (g) → 2 NdI ₃ (s)

Неодим легко растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием растворов, содержащих лиловый ион Nd (III) . Они существуют в виде комплексов [Nd (OH ₂ ) ₉3+

2 Nd (тв.) + 3 H ₂ SO ₄ (водн.) → 2 Nd 3+ (водн.) + 3 SO2- ₄(водн.) + 3 H ₂ (г)

Соединения править

Соединения неодима включают

• галогениды: фторид неодима (III) (NdF ₃ ); хлорид неодима (III) (NdCl ₃ ); бромид неодима (III) (NdBr ₃ ); иодид неодима (III) (NdI ₃ )
• оксиды: оксид неодима (III) (Nd ₂ O ₃ )
• сульфиды: сульфид неодима (II) (NdS), сульфид неодима (III) (Nd ₂ S ₃ )
• нитриды: нитрид неодима (III) (NdN)
• гидроксид: гидроксид неодима (III) (Nd (OH) ₃ )
• фосфид: фосфид неодима (NdP)
• карбид: карбид неодима (NdC ₂ )
• нитрат: нитрат неодима (III) (Nd (NO ₃ ) ₃ )
• сульфат: сульфат неодима (III) (Nd ₂ (SO ₄ ) ₃ )

Сульфат неодима (III)

Некоторые соединения неодима имеют цвета, которые различаются в зависимости от типа освещения.

Изотопы править

Встречающийся в природе неодим представляет собой смесь пяти стабильных изотопов , 142 Nd, 143 Nd, 145 Nd, 146 Nd и 148 Nd, причем 142 Nd является наиболее распространенным (27,2% от естественного содержания ), и двух радиоизотопов , 144 Nd и 150 Nd. Всего по состоянию на 2010 г. был обнаружен 31 радиоактивный изотоп неодима , причем наиболее стабильными радиоизотопами были радиоизотопы природного происхождения: 144 Nd ( альфа-распад с периодом полураспада ( t _1/2 ) 2,29 × 10 15лет) и 150 Nd ( двойной бета-распад , t _1/2 = 7 × 10 18 лет, приблизительно). Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее одиннадцати дней, а у большинства из них период полураспада менее 70 секунд. Неодим также имеет 13 известных мета-состояний , наиболее стабильным из которых является 139 m Nd ( t _1/2 = 5,5 часов), 135 m Nd ( t _1/2 = 5,5 минут) и 133 m 1 Nd ( t _1/2 ~ 70 секунд).

Первичные моды распада перед наиболее распространенным стабильным изотопом 142 Nd — это захват электронов и распад позитронов , а первичная мода после распада — бета-минус распад . Первичные продукты распада до 142 Nd — изотопы элемента Pr ( празеодим ), а первичные продукты после — изотопы элемента Pm ( прометий ).

Черные металлы

Материалы, относящиеся к этой группе, обладают одинаковыми свойствами: внушительной плотностью, большой температурой плавления и темно-серой окраской. К первой большой группе черных металлов принадлежат следующие:

1. Железные – кобальт, марганец, никель, железо. Применяются в качестве основы или добавок к сплавам.
2. Тугоплавкие – хром, вольфрам, молибден, титан. Все они имеют температуру плавления, превышающую уровень, при котором плавится железо. Используются как основа или добавка для получения легированных сталей.
3. Урановые – актиноиды и металлы, полученные в результате синтеза. Большое применение находят в атомной энергетике.
4. Редкоземельные – неодим, церий, лантан. Все металлы обладают родственными химическими свойствами, но совершенно разными физическими параметрами. Находят свое применение как присадки к сплавам.
5. Щелочноземельные – кальций, натрий, литий. В свободном виде практического применения не имеют.

Химические свойства

Неодим — элемент с повышенной активностью. Образует сплавы с большинством ныне известных металлов.

Металлический неодим обладает сильными восстановительными свойствами. Металл активно взаимодействует с соляной, серной, азотной и другими кислотами. Инертен в отношении фтороводородной и ортофосфорной кислот. Причина этому кроется в наличии на поверхности неодима защитной пленки, состоящей из соединений растворимой соли.

В насыщенном влагой воздухе неодим покрывается тонкой гидроксидной пленкой. При температуре более 300 ºС начинается процесс горения. При нагревании свыше 500 ºС неодим вступает в химические реакции с такими элементами как водород, фосфор, углерод, сера, азот.

Выносливость и усталость

При длительном приложении внешних сил в структуре образца выявляются деформации и дефекты. Они приводят к потере прочности образца и как следствие – к его разрушению. Это называется усталостью металла. Выносливость является обратной характеристикой.

Такое явление наступает в результате появления последовательных напряжений (внутренних или поверхностных) за определенный промежуток времени. Если структура не подвергается изменению – говорят о хорошем показателе выносливости. В противном случае происходит деформация.

В зависимости от точности расчета выполняют следующие испытания образца на выносливость для того, чтобы узнать механические свойства металлов:

• чистый изгиб. Деталь закрепляется на концах и происходит ее вращение, в результате чего она деформируется;
• поперечный изгиб. Дополнительно выполняется вращение образца;
• изгиб в одной плоскости;
• поперечный и продольный изгиб в одной плоскости;
• неравномерное кручение с повторением цикла.

Эти испытания позволяют определить показатель выносливости и рассчитать время наступления усталости детали.

Признаки металлов

Различают следующие основные механические свойства:

• Твердость – определяет возможность одного материала противодействовать проникновению другого, более твердого.
• Усталость – количество, а также время циклических воздействий, которое может выдержать материал без изменения целостности.
• Прочность. Заключается в следующем: если приложить динамическую, статическую или знакопеременную нагрузку, то это не приведет к изменению формы, строения и размеров, нарушению внутренней и наружной целостности металла.
• Пластичность – это способность удерживать целостность и полученную форму при деформации.
• Упругость – это деформация без нарушения целостности под воздействием определенных сил, а также после избавления от нагрузки возможность к возращению первоначальной формы.
• Стойкость к трещинам – под влиянием внешних сил в материале они не образуются, а также сохраняется наружная целостность.
• Износостойкость – способность сохранять наружную и внутреннюю целостность при продолжительном трении.
• Вязкость – сохранение целостности при увеличивающихся физических воздействиях.
• Жаростойкость – противостояние изменению размера, формы и разрушению при воздействии высоких температур.

Ползучесть

Этот показатель определяет степень непрерывной пластической деформации при постоянном воздействии внешних и внутренних факторов. Вычисление этого параметра необходимы для определения жаропрочности металлов и их сплавов.

Для определения ползучести образец нагревают до определенной температуры. После этого наблюдают степень изменения его конфигурации с учетом приложенного напряжения. В зависимости от термического воздействия различают два вида испытаний на ползучесть:

• низкотемпературное. Степень нагрева образца не превышает 0,4 от температуры его плавления;
• высокотемпературная. Коэффициент нагрева больше 0,4 температуры нагрева.

В видеоматериале показан пример работы маятникового копера:

Мягкие металлы

По системе классификации металлов это золото, медь, серебро, алюминий, но среди самых мягких выделяют цезий, натрий, калий, рубидий и другие. Золото сильно распылено в природе. Оно есть в морской воде, организме человека, а также его можно встретить практически в любом осколке гранита. В чистом виде золото имеет желтый с оттенком красного цвет, так как металл мягкий — его можно поцарапать даже ногтем. Под влиянием окружающей среды золото достаточно быстро разрушается. Этот металл является незаменимым для электрических контактов. Несмотря на то что серебра в двадцать раз больше, чем золота, он также является редким.

Металлом является ртуть, хоть и находится в жидком состоянии, поэтому считается одним из самых мягких в мире. Этот материал используется в оборонной и химической промышленности, сельском хозяйстве, электротехнике.

Вязкость и хрупкость

Эти характеристики указывают на возможность металла оказывать сопротивление при воздействии ударных нагрузок. Показателем является скорость деформации, т.е. изменение изначальной конфигурации заготовки при внешнем воздействии.

Знание показателя вязкости и хрупкости необходимо для расчета поглощаемой энергии воздействия, которая приводит к деформации металлического образца. В зависимости от необходимых данных различают следующие методы измерения и виды вязкости металлов:

• статическая. Происходит медленное воздействие на материал до момента его разрушения;
• циклическая. Образец подвергают многократным нагрузкам с одинаковым или изменяющимся показателем силы. При этом основной величиной циклической вязкости является количество работы, необходимой для разрушения образца;
• ударная. Для ее расчета применяют маятниковый копер. Заготовку крепят на нижнем основании, маятник с рубящим конусом находится в верхней точке. После его опускания происходит взаимодействие металла и рубящей части. Степень деформации характеризуется вязкостью образца.

В зависимости от системы измерения существуют различные показатели вязкости:

• СИ — м²/с;
• СГС – стокс (СТ) или сантистокс (сСт)

Помимо метода испытания необходимо учитывать другие механические свойства металлов – температура на его поверхности и в структуре, влажность в помещении и т.д.

Что такое Обычный магнит?

Обычные магниты – это магниты, которые используются для различных целей. В большинстве случаев используются керамические (или ферритовые) магниты. Эти магниты содержат феррит в качестве основного компонента. Феррит – это керамический материал. Он состоит из оксида железа (III), а также имеются некоторые другие металлы, такие как барий, марганец, никель и цинк. Эти компоненты являются ферромагнитными и электрически непроводящими.

Керамические магниты

Кроме того, эти магниты имеют сравнительно низкую остаточную магнитную индукцию (напряженность магнитного поля), коэрцитивную силу (устойчивость материала к размагничиванию). Но есть два типа ферритовых магнитов: твердые ферриты и мягкие ферриты в зависимости от коэрцитивной силы (соответственно, высокая и низкая). Плотность магнитной энергии также очень низкая. Но температура Кюри (материал, при котором магнит теряет свой магнетизм) сравнительно высока.

Антифрикционные сплавы

Такие сплавы определены для увеличения срока службы поверхностей, испытывающих трение. Они сочетают в себе следующие характеристики металла – хорошую теплопроводность, маленькую температуру плавления, микропористость, слабый коэффициент трения. К антифрикционным относят сплавы, основой которых является свинец, алюминий, медь или олово. К самым применяемым относятся:

• баббит. Его изготовляют на основе свинца и олова. Используют в производстве вкладышей для подшипников, которые работают на больших скоростях и при ударных нагрузках;
• алюминиевые сплавы;
• бронза;
• металлокерамические материалы;
• чугун.

Рынок редкоземельных металлов

В настоящее время рынок редкоземельных металлов в упадке, и Китай планирует ограничить годовое производство до 140 000 метрических тонн, начиная с 2020 года, чтобы попытаться снова поднять цены.

Причины падения цен на редкоземельные металлы

Начнем с супермагнитов.

Неодим — редкоземельный элемент, примерно с концентрацией в земной коре, как свинец и хром, но сосредоточен в высокосортных рудах. В 1982 году Дженерал Моторс и японская компания Сумитомо обнаружили, что смешивание одной четвертой неодима по весу с тремя четвертями железа и бора может сделать самое мощное семейство супермагнетиков тогда известным, Nd₂Fe₁₄B и что свойства этих магнитов могут быть дополнительно улучшены путем добавления следов других редкоземельных металлов — празеодима плюс диспрозий или более дорогой тербий.

Китай, обладая большим количеством всех этих элементов и предпочитая добавленную стоимость экспорту сырья, создал индустрию супермагнитов, чьи низкие цены захватили большую часть мирового рынка и закрыли конкурентов. Китай также энергично проводит исследования и разработки, чтобы найти дальнейшее применение своей редкоземельной щедрости.

Даже в 2015 году, на долю Китая приходилось более 80% мирового редкоземельного производства, сейчас около 70 процентов — это неразумный баланс.

Технологические решения по уменьшению спроса

С 2010 года промышленники предупредили, что рынок редкоземельных металлов с монополией Китая на элементы супермагнитов могут сделать растущий глобальный переход на электрические автомобили и ветряные турбины невозможным — потому что их двигатели и генераторы якобы требовали супермагнитов и, следовательно, этих элементов. Некоторые такие сообщения были даже в 2017 году. Но это все подвергается сомнению. Все, что делают такие вращающиеся машины с постоянными магнитами, также может быть сделано или лучше двумя другими видами двигателей, которые не имеют магнитов.

Сейчас двигатели применяют современную управляющую программу и силовую электронику из кремния, самого распространенного твердого элемента на Земле.

Первый вид — это асинхронный двигатель, изобретенный Николой Теслой 130 лет назад и используемый в каждом электромобиле Приус и Тесла сегодня. Без магнитов изготавливают двигатели не только в электрических автомобилях, но также в ветротурбинах, что освобождает тонны неодима. То, что некоторые ветряные турбины и производители используют генераторы с постоянными магнитами, не означает, что другие должны их изготавливать также.

Точно также красные люминофоры в компактных люминесцентных лампах традиционно используют европий. Но эти лампы теперь в значительной степени вытеснены белыми светодиодами, которые используют примерно на 96 процентов меньше европия. Кроме того, новые красные люминофоры не используют редкоземельные металлы, в то время как последний зеленый люминофор сокращает использование тербия более чем на 90 процентов.

Эрбий в волоконно-оптических ретрансляторах — еще один редкоземельный элемент. Эрбий необходим чтобы увеличить емкость волокна. Ширина полосы частот сейчас увеличена путем передачи по мултиплексу и беспроволочными рационализаторствами.

Некоторые гибридные автомобили, такие как Honda Insight 2001 года, использовали никель-металл-гидридные батареи, содержащие лантан, но теперь они в значительной степени заменены более легкими литиевыми батареями, которые обычно не используют лантан. Кроме того, электромобилям с литиевыми батареями требуется в два—три раза меньше батарей по массогабаритным характеристикам.

Лидирующие на рынке литиевые батареи электромобиля в мире, как и их двигатели, вообще не используют редкие металлы. Количество электромобилей в мире растет.  Появляются новые технологии в виде мощных потенциальных заменителей батарей (в частности, графеновые суперконденсаторы).

Вывод

Таким образом, выбирая магнитное устройство, обратите внимание на его марку, в которой зашифрована допустимая температура окружающей среды и магнитная сила. Однако упомянутые характеристики определяют эффективность магнита только отчасти, необходимо еще учитывать его массогабаритные показатели

Так если мы рассмотрим неодимовый магнит N52 и N42, сравнение будет корректным только в случае одинаковой массы и формы устройств. При внушительных размерах изделие с меньшими цифрами маркировки может оказаться мощнее. Наконец, внимательней относитесь к производителю и поставляющей компании, только так можно получить продукцию, соответствующую заявленным параметрам.