По заказу АО «Наука и инновации» (входит в государственную корпорацию «Росатом») коллектив физиков Уральского федерального университета (УрФУ) и Института физики металлов Уральского отделения Российской академии наук создал технологию 3D-печати постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов. Такие магниты востребованы в высокотехнологичных устройствах — современных электрических автомобилях, электрогенераторах, авиационной, космической и энергетической сферах.
«Госкорпорация «Росатом» развивает неядерное направление и выстраивает полную технологическую цепочку — от добычи сырья до получения готовой продукции, к примеру электромобилей, работа которых невозможна без высокоэнергетических магнитов. У нас есть компетенции во всех ключевых звеньях редкоземельной промышленности — в добыче сырья (горнорудный дивизион), разработке и внедрении новых технологий получения редкоземельных металлов и продуктов из них (научный дивизион), производстве (топливный дивизион). При этом мы, безусловно, заинтересованы в сотрудничестве с другими организациями для создания и развития отечественных технологий, которые помогут не только укрепить технологический суверенитет нашей страны, но и будут востребованы в самых разных высокотехнологических сферах и на мировом рынке», — прокомментировал первый заместитель директора АО «Наука и инновации» Алексей Дуб.
Новый способ позволяет печатать два вида постоянных магнитов с улучшенными свойствами двух видов — на основе неодима и железа (неодимовые магниты) с добавлением празеодима, тербия и диспрозия (работают при температурах до 200°С) и самария-кобальта (работают при температурах до 550°С). Технология аддитивного производства позволяет сразу создавать изделия сложной формы и магнитные системы. 3D-печать также помогает сокращать потери КПД за счет снижения вихревых токов в процессе эксплуатации.
На сегодня ученым удалось получить постоянные магниты размером 10х10x3 мм — это средние магниты, при необходимости их размеры можно увеличить или уменьшить. Для сравнения, в смартфонах (динамика, микрофонах, устройствах вибрации) используют магниты размером преимущественно 1х1x1 мм, а в роторах двигателей электромобилей устанавливают постоянные магниты размером 50х50x20 мм.
«Постоянные магниты с редкоземельными металлами, в особенности из самарий-кобальта, востребованы в авиастроении, космической сфере, то есть там, где все должно работать надежно, без сбоев. Кроме того, в современных электрокарах, например в последних Tesla или китайских электромобилях, также стали использовать постоянные магниты. Это позволило уменьшить размер двигателей, их вес, увеличить износостойкость и КПД на 10-15%», — прокомментировал руководитель научной команды, заведующий кафедрой магнетизма и магнитных наноматериалов УрФУ Алексей Волегов.
Постоянные магниты — изделия из магнитотвердых материалов, которые могут создавать вокруг себя магнитное поле продолжительное время, не расходуя при этом энергию. Редкоземельные постоянные магниты по своей энергоемкости в пять-шесть раз превосходят лучшие безредкоземельные магниты. Для производства постоянных магнитов используются преимущественно пять редкоземельных металлов — неодим, празеодим, самарий, тербий, диспрозий.
Горнорудный дивизион Росатома уже приступил к проектированию разделительного производства на своем предприятии ОАО «Соликамский магниевый завод», где из группового концентрата будут выделяться индивидуальные редкоземельные металлы магнитной группы, в том числе неодим и празеодим. Таким образом, Росатом будет полностью обеспечивать собственный цикл производства постоянных магнитов и соответствующей высокотехнологичной продукции.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.