奧地利研究人員開發(fā)3D打印超磁體用于清潔能源設(shè)備
時(shí)間：2020-02-07 09:43 來(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng) 作者：中國(guó)3D打印網(wǎng) 閱讀：次
中國(guó)3D打印網(wǎng)2月27日訊，來(lái)自?shī)W地利格拉茨工業(yè)大學(xué)，維也納大學(xué)和FAU埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)（FAU）的研究人員將3D打印釹（NdFeB）超級(jí)磁鐵用于清潔能源設(shè)備。釹鐵硼是一種與鐵和硼一起使用的稀土金屬元素，可產(chǎn)生堅(jiān)固的永磁體。激光粉末床熔合（LPBF）被用于制造NdFeB微結(jié)構(gòu)磁體，這在常規(guī)制造中是不可行的。這樣的組件可以潛在用于風(fēng)力渦輪機(jī)和電動(dòng)機(jī)內(nèi)的磁性開關(guān)系統(tǒng)和傳感器。
通過(guò)增材制造技術(shù)，可以生產(chǎn)出具有更復(fù)雜設(shè)計(jì)的零件；然而，獲得功能材料的印刷工藝仍然是研發(fā)的主題，在LPBF中，[NdFeB]粉末被完全熔化，導(dǎo)致形成了一種新的微觀結(jié)構(gòu)，從而起到了矯頑作用。
3D打印的微型超級(jí)磁體。圖片TU Graz。
3D打印超級(jí)磁鐵
據(jù)中國(guó)3D打印網(wǎng)了解，釹鐵硼磁體用于整體計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)組件中，但尚未在其他應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)，包括電制動(dòng)器，電磁開關(guān)和某些電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。 3D打印超級(jí)磁體被設(shè)計(jì)為替代NdFeB磁體的替代品，后者是資源密集型的，并且不是特別可持續(xù)的。
然后，開發(fā)了一種工藝，以純金屬制成的3D打印磁體，具有較高的相對(duì)密度，同時(shí)又能控制其微觀結(jié)構(gòu)。格拉茨大學(xué)材料科學(xué)研究所的Siegfried Arneitz和Mateusz Skalon表示：“這兩種功能的結(jié)合可以有效地利用材料，因?yàn)檫@意味著我們可以根據(jù)應(yīng)用精確調(diào)整磁性能。”
格拉茨科技大學(xué)材料科學(xué)研究與連接技術(shù)研究所的Siegfried Arneitz正在研究3D打印的替代磁性材料。圖片來(lái)自TU Graz。
改善稀土有金屬
正如Arneitz所說(shuō)，稀土金屬在高溫下會(huì)失去其磁性，而特殊的Fe-Co合金則可在200°至400°C的溫度下保持其磁性，并表現(xiàn)出良好的溫度穩(wěn)定性。在評(píng)估熔池穩(wěn)定性時(shí)，發(fā)現(xiàn)3D打印NdFeB材料顯示出增強(qiáng)的磁性能。理論計(jì)算表明，這些材料的磁性能可以提高兩倍或三倍。 Arneitz補(bǔ)充說(shuō)，我們將繼續(xù)致力于該研究，以便為不需要釹磁鐵的領(lǐng)域開發(fā)替代磁性材料。
格拉茨工業(yè)大學(xué)先前已經(jīng)對(duì)改性的316L不銹鋼粉進(jìn)行了研究，以進(jìn)行增材制造，以獲得更好的印刷質(zhì)量和表面光潔度。該研究所的一個(gè)小組還在研究一個(gè)3D打印的混凝土建筑零件開發(fā)項(xiàng)目。
通過(guò)增材制造技術(shù)，可以生產(chǎn)出具有更復(fù)雜設(shè)計(jì)的零件；然而，獲得功能材料的印刷工藝仍然是研發(fā)的主題，在LPBF中，[NdFeB]粉末被完全熔化，導(dǎo)致形成了一種新的微觀結(jié)構(gòu)，從而起到了矯頑作用。
3D打印的微型超級(jí)磁體。圖片TU Graz。
3D打印超級(jí)磁鐵
據(jù)中國(guó)3D打印網(wǎng)了解，釹鐵硼磁體用于整體計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)組件中，但尚未在其他應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)，包括電制動(dòng)器，電磁開關(guān)和某些電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。 3D打印超級(jí)磁體被設(shè)計(jì)為替代NdFeB磁體的替代品，后者是資源密集型的，并且不是特別可持續(xù)的。
然后，開發(fā)了一種工藝，以純金屬制成的3D打印磁體，具有較高的相對(duì)密度，同時(shí)又能控制其微觀結(jié)構(gòu)。格拉茨大學(xué)材料科學(xué)研究所的Siegfried Arneitz和Mateusz Skalon表示：“這兩種功能的結(jié)合可以有效地利用材料，因?yàn)檫@意味著我們可以根據(jù)應(yīng)用精確調(diào)整磁性能。”
格拉茨科技大學(xué)材料科學(xué)研究與連接技術(shù)研究所的Siegfried Arneitz正在研究3D打印的替代磁性材料。圖片來(lái)自TU Graz。
改善稀土有金屬
正如Arneitz所說(shuō)，稀土金屬在高溫下會(huì)失去其磁性，而特殊的Fe-Co合金則可在200°至400°C的溫度下保持其磁性，并表現(xiàn)出良好的溫度穩(wěn)定性。在評(píng)估熔池穩(wěn)定性時(shí)，發(fā)現(xiàn)3D打印NdFeB材料顯示出增強(qiáng)的磁性能。理論計(jì)算表明，這些材料的磁性能可以提高兩倍或三倍。 Arneitz補(bǔ)充說(shuō)，我們將繼續(xù)致力于該研究，以便為不需要釹磁鐵的領(lǐng)域開發(fā)替代磁性材料。
格拉茨工業(yè)大學(xué)先前已經(jīng)對(duì)改性的316L不銹鋼粉進(jìn)行了研究，以進(jìn)行增材制造，以獲得更好的印刷質(zhì)量和表面光潔度。該研究所的一個(gè)小組還在研究一個(gè)3D打印的混凝土建筑零件開發(fā)項(xiàng)目。
3D打印NdFeB磁體的粉末層厚度范圍內(nèi)的熔體軌道穩(wěn)定性。圖片來(lái)自TU Graz。
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