Nam châm đất hiếm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.85 MB, 23 trang )
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT VÔ CƠ
Nam châm đất hiếm
Giáo viên hướng dẫn: TS. Bùi Thị Vân Anh
SVTH: Trần Thanh Lam
1
I. Khái quát về nam châm đất hiếm
1. Nam châm nhiệt độ cao SmCo
2. Nam châm NdFeB (neodymium)
II. Giới thiệu về nguyên tố neodymium
1. Tính chất vật lý.
2. Tính chất hóa học.
3. Ứng dụng.
III. Nam châm neodymium.
1. Thành phần.
2. Quy trình chế tạo.
3. Thông số kỹ thuật.
4. Ứng dụng.
2
I. Khái quát về nam châm đất hiếm
Định nghĩa: Là loại nam châm vĩnh cửu được tạo ra từ các vật liệu từ cứng là các hợp kim hoặc hợp chất của các
kim loại đất hiếm và kim loại chuyển tiếp. Trên thị trường hiện nay có 2 loại nam châm đất hiếm thông dụng là
NdFeB và SmCo
3
1. Nam châm nhiệt độ cao SmCo
_ Là hệ các nam châm vĩnh cửu được chế tạo từ hợp chất ban đầu là SmCo5 được phát minh năm 1966 bởi tiến sĩ Karl J. Strnat của U.S.
Air Force Materials Laboratory (Mỹ) có tích năng lượng từ cực đại 18 MGOe,
_ Sau đó Karl J. Strnat lại phát minh ra hợp chất Sm2Co17 có tích năng lượng từ tới 30 MGOe vào năm 1972.
. Hệ nam châm SmCo có nhiệt độ Curie rất cao (có thể đạt tới 1100oC) và có lực kháng từ cực lớn (tới vài chục kOe) nhờ cấu trúc dạng lá
đặc biệt. Nhờ có nhiệt độ Curie cao và lực kháng từ lớn nên được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao (ví dụ trong động cơ phản
lực ).
4
2. Nam châm NdFeB (neodymium)
Là hệ các nam châm dựa trên hợp chất R2Fe14B (R là ký hiệu chỉ các nguyên tố đất hiếm ví dụ như Nd,
Pr ) có cấu trúc tinh thể kiểu tứ giác với lực kháng từ lớn (hơn 10 kOe) và từ độ bão hòa rất cao (tới 1,56 T).
Là loại nam châm vĩnh cửu mạnh nhất hiện nay với khả năng cho tích năng lượng từ tới 64 MGOe (tính toán
theo lý thuyết) và hiện nay đã xuất hiện loại nam châm Nd2Fe14B có tích năng lượng từ 57 MGOe.
Tuy nhiên, loại nam châm này lại không thể sử dụng ở nhiệt độ cao do có nhiệt độ Curie chỉ
5
312
0
312 C
6
II. Giới thiệu về nguyên tố neodymium
1. Tính chất vật lý
Số hiệu nguyên tử : 60
Khối lượng nguyên tử: 144.2
Nhiệt độ nóng chảy: 1021
Nhiệt độ sôi: 3074
7
Cấu hình electron[Xe] 4f
4
6s
2
8
Neodymium là một trong những kim loại đất hiếm lanthanide hoạt tính nhất và nhanh chóng
oxy hóa trong không khí
Neodymium có thể được tìm thấy ở hai dạng thù hình, biến đổi từ một lục giác kép sang một
lập phương tâm khối.
Neodymium xuất hiện trong tự nhien có 7 đồng vị bền. Ngoài ra còn có 14 đồng vị phóng xạ
khác.
9
2. Tính chất hóa học
Kim loại Neodymi bị xỉn từ từ trong không khí và cháy dễ dàng ở nhiệt độ 150 °C và tạo
thành Neodymi(III) ôxít.
4 Nd + 3 O
2
2 Nd→
2
O
3
Neodymi có tính điện dương khá cao, nó phản ứng từ từ với nước lạnh, phản ứng khá nhanh
với nước nóng để tạo thành neodymi hiđrôxít.
2 Nd + 6 H
2
O 2 Nd(OH)→
3
+ 3 H
2
Kim loại Neodymium phản ứng với tất cả các khí halogen.
2 Nd + 3 F
2
→ 2 NdF
3
[màu tím]
10
2 Nd + 3 Cl
2
→ 2 NdCl
3
[màu hoa cà]
2 Nd + 3 Br
2
→ 2 NdBr
3
[màu tím]
2 Nd + 3 I
2
→ 2 NdI
3
[màu lục]
Neodymi bị hòa tan dễ dàng trong axít sulfuricloãng để tạo thành dung dịch chứa ion Nd (III)
màu hoa cà, tồn tại dưới dạng phức [Nd(OH
2
)
9
]
3+
2 Nd + 3 H
2
SO
4
2 Nd→
3+
+ 3 SO2−4 + 3 H
2
11
Neodymium không được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng nguyên tố tự do mà nó thường xuất hiện
trong các loại quặng như cát monazit ((Ce,La,Th,Nd,Y)PO
4
) và bastnasit ((Ce,La,Th,Nd,Y)(CO
3
)F).
Kĩ thuật trao đổi ion hoặc chiết dung môi là hai phương pháp được sử dụng để thu về neodymium từ
muối của nó.
12
Sản xuất nam châm vĩnh cửu Sản xuất vật liệu laze Sản xuất thủy tinh màu
Giúp cho loa, tai nghe trở nên
tốt hơn
Giúp ổ cứng máy tính nhỏ
hơn
3. Ứng dụng của nguyên tố Neodymium
13
III. Nam châm neodymium
Clip thể hiện “sức mạnh” của nam châm đất hiếm
14
1.Thành phần của nam châm Neodymium.
15
2. Nam châm đất hiếm được sản xuất bằng vật liệu từ cứng dựa trên 2
phương pháp
Phương pháp thiêu kết
Phương pháp kết dính
16
Quy trình sản xuất nam châm đất hiếm
Nguyên liệu được nấu bằng lò tần số trong môi trường chân không.
Nghiền thành bột mịn.
Ép trong từ trường theo yêu cầu về hình dạng, kích thước.
Đem thiêu kết trong chân không và làm nguội nhanh.
17
18
3. Thông số kỹ thuật tối thiểu có thể giúp người sử dụng biết được sự thành công nam
châm.
- Loại vật liệu và lớp tên
- Hệ số nhiệt độ hồi phục
- Tổng sản lượng thông (thời điểm từ), phạm vi chấp nhận
- Gauss tại điểm (s) tiếp giáp với nam châm và cách đo
- Tiêu chí ổn định và các tài sản sau khi ổn định
- Dung sai chiều (trước và / hoặc sau khi lớp phủ)
19
4. Những ứng dụng của nam châm đất hiếm
Nam châm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp máy móc, thiết bị truyền thông, hóa học, sinh
học, y học.
Các lĩnh vực công nghệ cao như hàng không vũ trụ, hàng không, quân sự v v
Sử dụng trong các ngành công nghiệp mới nổi cũng như ngành công nghiệp năng lượng mới của năng lượng
gió và xe năng lượng mới
Sử dụng rộng rãi trong động cơ khác nhau
20
21
Tài liệu tham khảo.
Wikipedia
Tailieu.vn
Tổng quan về đất hiếm ở Việt Nam- Cục kinh tế địa chất và khoáng sản.
Nam châm Neodymium- Lê Văn Tâm.
22
.
Cảm ơn cô và các bạn đã chú ý lắng nghe
23
