蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)匹茲堡大學(xué)斯旺森工程學(xué)院（Pitt Swanson School of Engineering）與納米材料和先進(jìn)材料研發(fā)公司Powdermet Inc.共同開發(fā)無(wú)稀土電機(jī)。

（圖片來(lái)源：Pitt）

大多數(shù)電動(dòng)汽車的電機(jī)依靠由稀土金屬制成的永磁體。稀土資源數(shù)量有限，而且在開采和加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量有毒廢物，容易造成環(huán)境污染。為了滿足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)不含稀土金屬的電機(jī)，尤其是對(duì)可持續(xù)性供應(yīng)鏈來(lái)說(shuō)。

該項(xiàng)目由Powdermet領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行，旨在創(chuàng)造一種電機(jī)，使用由儲(chǔ)量更豐富的金屬制成的永磁體，取代稀土金屬。最近，美國(guó)能源部為該項(xiàng)目撥款20萬(wàn)美元，以將基于MnBi（錳－鉍）的永磁材料商業(yè)化。這些材料在美國(guó)能源部艾姆斯實(shí)驗(yàn)室關(guān)鍵材料研究所 (CMI) 開發(fā)。

研究人員表示：“MnBi是一有吸引力的低成本無(wú)稀土永磁材料，在室溫下具有高磁晶各向異性（1.6?×?106?J m?3）和良好的磁化強(qiáng)度（81 emu g?1）。盡管其理論最大能積 (BH) max為20 MGOe，低于NdFeB基磁體，但低溫相MnBi具有正矯頑力溫度系數(shù)，可以達(dá)到 200 °C，因此成為高溫應(yīng)用的潛在選項(xiàng)，例如永磁電機(jī)。

“然而，MnBi化合物具有氧敏感性，而且Mn和Bi之間的轉(zhuǎn)熔反應(yīng)，使其很難合成高純度材料。通過(guò)在合金中添加過(guò)量的Mn，可以部分解決這一挑戰(zhàn)。由于其成分接近Mn55Bi45，經(jīng)過(guò)電弧熔化、鑄造、熔體紡絲和球磨研磨等常見加工技術(shù)，可獲得最高的飽和磁化強(qiáng)度。

“我們報(bào)告了一種系統(tǒng)的處理方法，可以減少使用過(guò)量Mn。同時(shí)，在退火后的Mn52Bi48晶帶（annealed Mn52Bi48 ribbon）中，可在300 K下提供79 emu g?1的高飽和磁化強(qiáng)度（MS）。另外，我們還報(bào)告，球磨粉末具有優(yōu)異的磁性能，在300?K的9T外加磁場(chǎng)下，可得到0.5–5?μm的顆粒，MS為75.5 emu g?1，矯頑力Hci為10.8kOe，(BH)max為13MGOe。對(duì)不同的球磨粉末進(jìn)行二次退火處理后，Hci提高達(dá)21%，MS也增至78.8emu g?1?！?/p>

Pitt團(tuán)隊(duì)將使用ANSYS MotorCAD，對(duì)使用新型磁性材料的電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，共同進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試。研究人員Paul Ohodnicki表示：“永磁體可用于電動(dòng)機(jī)中，即使存在相反磁場(chǎng)的情況下，也可以產(chǎn)生并保持強(qiáng)磁場(chǎng)。與之相反，電磁體需要電流。使用諸如艾姆斯實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的基于MnBi永磁體的替代材料，來(lái)制造永磁體，而不是像釹和鏑這樣的稀土金屬，將使電動(dòng)汽車變得更實(shí)惠、更具有可持續(xù)性。”

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