Pitt与Powdermet合作开发具有 MnBi永磁体的无稀土电机

匹兹堡大学（皮特）斯旺森工程学院的研究人员正在与俄亥俄州的一家纳米材料和先进材料研发公司Powdermet Inc. 合作开发具有 MnBi永磁体的无稀土电机，这是一种不含稀土矿物的电动机。

大多数电动汽车的电动机都依赖于稀土金属制成的永磁体，稀土金属是一种有限的资源。除了它们的稀缺性之外，提取和加工这些材料还会对环境造成影响，留下大量有毒废物。为了满足不断增长的市场需求，设计不含稀土金属的电动机是至关重要的一步，尤其是对于可持续供应链而言。

由Powdermet 主导的项目希望创造一种电机，该电机使用由更丰富的金属而不是稀土金属制成的永磁体。该项目最近从美国能源部 (DOE) 获得了 200,000 美元的资金，这将使 Powdermet 能够将美国能源部艾姆斯实验室关键材料研究所 (CMI) 开发的基于 MnBi（锰铋）永磁材料商业化。

在 2019 年发表在Acta Materialia 上的一篇论文中，Ames 研究人员描述了他们在优化 MnBi 材料成分方面所做的努力：

由于其材料成本低、磁晶各向异性高（1.6 × 10 ⁶  J m ^-3）和室温下良好的磁化强度（81 emu g ^-1），MnBi 是一种有吸引力的无稀土永磁材料。尽管20 MGOe的理论最大能积 (BH) _max低于 NdFeB 基磁体，但 MnBi 的低温相 (LTP) 具有正的矫顽力温度系数，高达 200 °C，这使其成为高温应用的潜在候选者，例如永磁电机。

然而，MnBi化合物的氧敏感性和Mn与Bi之间的包晶反应使其难以合成高纯度材料。通过向合金中添加过量的 Mn，该挑战部分被抵消，其成分接近 Mn ₅₅ Bi _45，导致在采用电弧熔炼、铸造、熔体纺丝和球磨等常见加工技术后达到最高饱和磁化强度。

在这里报告了一种减少过量 Mn 的系统过程，同时在退火的 Mn ₅₂ Bi ₄₈带中在 300 K下提供 79 emu g ^-1的大饱和磁化强度 (MS) 。还报告了球粉具有出色的磁性，使用 300 K 下的 9 T 外加场，产生了 0.5–5 µm 颗粒，MS 为 75.5 emu g ^-1，矫顽力 H _ci为 10.8 kOe，（BH）_最大值为 13 MGOe . 对各种球磨粉进行二次退火处理后，Hci 增加了高达 21%，并且还导致 MS 增加了高达 78.8 emu g ^-1。

Pitt团队将一起使用 ANSYS MotorCAD 对利用新型磁性材料的电动机设计进行基准测试。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com

Powdermet 是电力与能源发展高级磁学 (AMPED) 联盟的行业参与者，该联盟是由匹兹堡大学的 Ohodnicki 主任和联合主任 Grainger 领导的研究联盟。AMPED 包括皮特大学、卡内基梅隆大学、北卡罗来纳州立大学、国家实验室和行业合作伙伴的多所学校，汇集了非常适合电力电子和电力转换系统磁性材料研究和开发的跨学科技能组合。

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