निकल चढ़ाया हुआ नियोडिमियम चुंबक क्यूब्स
एक नियोडिमियम चुंबक (एनडीएफईबी, एनआईबी या नियो चुंबक के रूप में भी जाना जाता है) दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक का सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार है। यह Nd2Fe14B टेट्रागोनल क्रिस्टलीय संरचना बनाने के लिए नियोडिमियम, लोहा और बोरान के मिश्र धातु से बना एक स्थायी चुंबक है। 1984 में जनरल मोटर्स और सुमितोमो स्पेशल मेटल्स द्वारा स्वतंत्र रूप से विकसित, नियोडिमियम मैग्नेट व्यावसायिक रूप से उपलब्ध स्थायी चुंबक का सबसे मजबूत प्रकार है।
उपयोग की जाने वाली निर्माण प्रक्रिया के आधार पर NdFeB मैग्नेट को सिंटर्ड या बंधुआ के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। उन्होंने आधुनिक उत्पादों में कई अनुप्रयोगों में अन्य प्रकार के मैग्नेट को बदल दिया है, जिसमें मजबूत स्थायी मैग्नेट की आवश्यकता होती है, जैसे कॉर्डलेस टूल्स में इलेक्ट्रिक मोटर्स, हार्ड डिस्क ड्राइव और चुंबकीय फास्टनरों .
शक्ति की व्याख्या
अपने शुद्ध रूप में, नियोडिमियम में चुंबकीय गुण होते हैं - विशेष रूप से, यह एंटीफेरोमैग्नेटिक है - लेकिन केवल कम तापमान पर, 19 K (-254.2 डिग्री; -425.5 डिग्री F) से नीचे। लेकिन लोहे जैसे संक्रमण धातुओं के साथ नियोडिमियम के कुछ यौगिक फेरोमैग्नेटिक होते हैं, क्यूरी तापमान कमरे के तापमान से काफी ऊपर होता है। इनका उपयोग नियोडिमियम मैग्नेट बनाने के लिए किया जाता है।
नियोडिमियम मैग्नेट की ताकत कई कारकों का परिणाम है। सबसे महत्वपूर्ण यह है कि टेट्रागोनल Nd2Fe14B क्रिस्टल संरचना में असाधारण रूप से उच्च एक-अक्षीय मैग्नेटोक्रिस्टलाइन अनिसोट्रॉपी (HA ≈ 7 T - A/m की इकाइयों में A·m2 में चुंबकीय आघूर्ण की तुलना में चुंबकीय क्षेत्र की ताकत H) होती है। इसका मतलब है कि सामग्री का एक क्रिस्टल एक विशिष्ट क्रिस्टल अक्ष के साथ अधिमानतः चुम्बकित होता है लेकिन अन्य दिशाओं में चुम्बकित करना बहुत मुश्किल होता है। अन्य चुम्बकों की तरह, नियोडिमियम चुंबक मिश्र धातु माइक्रोक्रिस्टलाइन अनाज से बना होता है जो निर्माण के दौरान एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र में संरेखित होते हैं इसलिए उनके चुंबकीय अक्ष सभी एक ही दिशा में इंगित करते हैं। चुंबकत्व की अपनी दिशा को मोड़ने के लिए क्रिस्टल जाली का प्रतिरोध यौगिक को बहुत अधिक ज़बरदस्ती, या विचुंबकीकरण के लिए प्रतिरोध देता है।
नियोडिमियम परमाणु में एक बड़ा चुंबकीय द्विध्रुवीय क्षण हो सकता है क्योंकि इसकी इलेक्ट्रॉन संरचना में लोहे में (औसतन) 3 के विपरीत 4 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं। एक चुंबक में यह अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो संरेखित होते हैं ताकि उनका स्पिन एक ही दिशा में हो, जो चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। यह Nd2Fe14B यौगिक को एक उच्च संतृप्ति चुंबकीयकरण (Js ≈ 1.6 T या 16 kG) और विशिष्ट रूप से 1.3 टेस्ला का अवशेष चुंबकत्व प्रदान करता है। इसलिए, जैसा कि अधिकतम ऊर्जा घनत्व Js2 के समानुपाती होता है, इस चुंबकीय चरण में बड़ी मात्रा में चुंबकीय ऊर्जा (BHmax ≈ 512 kJ/m3 या 64 MG·Oe) संग्रहीत करने की क्षमता होती है।
यह चुंबकीय ऊर्जा मूल्य मात्रा के हिसाब से "साधारण" फेराइट मैग्नेट से लगभग 18 गुना और द्रव्यमान से 12 गुना अधिक है। समैरियम कोबाल्ट (SmCo) चुम्बकों की तुलना में NdFeB मिश्र धातुओं में यह चुंबकीय ऊर्जा गुण अधिक है, जो व्यावसायीकरण किए जाने वाले दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक के पहले प्रकार थे। व्यवहार में, नियोडिमियम मैग्नेट के चुंबकीय गुण मिश्र धातु संरचना, माइक्रोस्ट्रक्चर और नियोजित निर्माण तकनीक पर निर्भर करते हैं।
Nd2Fe14B क्रिस्टल संरचना को लोहे के परमाणुओं की वैकल्पिक परतों और एक नियोडिमियम-बोरॉन यौगिक के रूप में वर्णित किया जा सकता है। [3] प्रतिचुंबकीय बोरॉन परमाणु सीधे चुंबकत्व में योगदान नहीं करते हैं लेकिन मजबूत सहसंयोजक बंधन द्वारा सामंजस्य में सुधार करते हैं। अपेक्षाकृत कम दुर्लभ पृथ्वी सामग्री (आयतन द्वारा 12 प्रतिशत, द्रव्यमान द्वारा 26.7 प्रतिशत) और समैरियम और कोबाल्ट की तुलना में नियोडिमियम और लोहे की सापेक्ष प्रचुरता बनाती है। समैरियम-कोबाल्ट मैग्नेट की तुलना में नियोडिमियम मैग्नेट की कीमत कम है।
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