{Magnesy neodymowe|Neodymowe magnesy|Silne magnesy neodymowe|Mocne magnesy neodymowe}

Silne magnesy oparte na neodymie - jak zostały wymyślone. Podczas gdy projektowano następne magnesy o dużej mocy wykorzystujące samar, na początku lat osiemdziesiątych zostały odkryte nieznane dotychczas cechy związku neodymu w połączeniu z żelazem i borem. Amerykańska firma GM rok po odkryciu stworzyła nowy związek o strukturze chemicznej Nd₂Fe₁₄B, mające skład 15% neodymu, 6% boru i ponad 70% żelaza. Technologia produkowania mocnych neodymowych magnesów polega na dwóch metodach. Zakład Sumitomo z Japonii, znajdujący się w strukturach Hitachi, tak samo jak przy magnesach smarowych, używał metody spiekania odpowiednio przygotowanego proszku, przez co otrzymywano magnesy mające dużą gęstość.

W Stanach Zjednoczonych neodymowe magnesy były tworzone w zakładach firmy GM metodą szybkiego schładzania stopionego proszku izotropowego. Czemu użycie boru, neodymu i żelaza okazało się o wiele bardziej wydajne? Zastosowanie neodymu okazało się o wiele tańsze, niż samar, a dodatkowo neodym ma znacznie lepsze parametry magnetyczne. Niestety temperatura Curie tego pierwiastka nie była na odpowiednim poziomi, dlatego zdecydowano się na podwyższenie tejże temperatury do 530^oC. Taki poziom dało się uzyskać dzięki dodaniu do składu magnesu neodymowego domieszki boru. Dodatkowo da się też w szerokim zakresie zmieniać parametry magnetyczne, przez wprasowanie do magnesu dodatkowych związków, typu gal Ga, miedź Cu, niob Nb oraz aluminium Al.

Neodymowe magnesy wyposażane są też w powłoki zapobiegające korozji i mające zabezpieczające działanie przed działaniem szkodliwych warunków pogodowych. Realizuje się to poprzez dołożenie warstwy niklu lub miedzi na przykład w uchwytach magnetycznych do poszukiwań, to znaczy magnesach używanych do sprawdzania dna jezior, rzek i mórz. Opracowywane są również bardziej zaawansowane typy magnesów neodymowych, a dzięki postępowi w technologii metalurgicznej proszków, powstają coraz to nowe stopy metali charakteryzujące się zwiększoną koercją, jak też magnesy posiadające znacznie wyższą temperaturę Curie i możliwości namagnesowania stopów, przekraczające 1,6T.

Przede wszystkim podstawowymi odbiorcami magnesów są firmy produkujące sprzęt pomiarowy, elektroniczny, elektryczny, podmioty zajmujące się motoryzacją czy też produkujące rozmaite przemysłowe urządzenia. Zalety magnesów dużej mocy bardzo również ceni branża meblarska, oferująca odzież, zwłaszcza związana z odzieżą medyczną, firmy wytwarzające zamykania do portfeli i torebek, a także branża reklamowa.

Magnesy na bazie neodymu to na dzień dzisiejszy najmocniejsze rodzaje magnesów, jakie powstały do tej pory. W 1990 roku w Trinity College w Dublinie Michaelowi Coeyowi udało się stworzyć nieznany do tej pory magnetyczny materiał wzorze chemicznym Sm₂Fe₁₇N₂. Proces wytwarzania tego materiału wykorzystywał syntezę proszków samaru i żelaza, które sprasowane w polu magnetycznym o dużej mocy wraz z nowym składnikiem – azotem, uzyskały zakres temperatury Curie wynoszący 470^oC i namagnesowanie na poziomie 0,9T. Nie osiągnięto tu wprawdzie parametrów neodymowych magnesów, jednak wymyślony stop znacząco przewyższał pierwsze z produkowanych magnesów. Końcówka lat dziewięćdziesiątych przyniosła coraz to nowe pomysły w dziedzinie mocnych magnesów oraz metod ich produkowania.
Opracowany został nano-krystaliczny materiał magnetyczny, złożony z ziaren o średnicy mniejszej niż 100 nm. Odkryte w czasie badań ziarna nano-kryształów, w przeciwieństwie do struktur monokrystalicznych są od siebie oddzielone o wiele większymi granicami o wyższej mocy powierzchniowej i nieuporządkowanej budowie. Dzięki zastosowaniu, na etapie wytwarzania mieszaniny pierwiastków z grupy ziem rzadkich wraz z dodatkiem żelaza, charakteryzują się dużą wartością remanencji magnetycznej. Bardzo dobre magnetyczne właściwości biorą się też z jeszcze jednego aspektu, to znaczy połączenia magnetycznych momentów żelaza z neodymem. Pozwala to na bardzo dobre magnesowanie opisywanych magnesów.

Obecnie na świecie wytwarza się neodymowe magnesy głównie w krajach azjatyckich. Największym wytwórcą, a także dostawcą takich produktów stały się Chiny, z uwagi na posiadanie większości pokładów niezbędnych do tego pierwiastków. Do przemysłowego produkowania magnesów stosuje się przede wszystkim dwie grupy związków: Sm₂Fe₁₇N₂ oraz Nd₂Fe₁₄B. Są to magnesyoparte o neodym i magnesy posiadające strukturę nanokrystaliczną, charakteryzujące się nie tylko najwyższym stopniem namagnesowania, lecz także wysoką remanencją magnetyczną. Zastosowanie silnych magnesów neodymowych jest bardzo różnorodne. Ważnymi rodzajami odbiorców zostały firmy z branży produkcyjnej, tworzące urządzenia elektryczne, elektroniczne, w szczególności firmy zajmujące się motoryzacją, wykorzystujące bardzo wydajne elektryczne i hybrydowe silniki. Do produkcji takich silników wykorzystywane są neodymowe magnesy ze stopu ze związkami redukujący spadki związane z wydajnością magnesów w wysokich temperaturach takimi, jak Terb (Tb) czy dysproz (Dy) . Dzięki zastosowaniu wymienionych wyżej związków, znacząco zwiększono magnetyczną koercję, a także ogólną wydajność magnesów używanych w sprzęcie elektrycznym o większej mocy. W Stanach Zjednoczonych już od kilkudziesięciu lat realizowane są badania przez powołany do tego celu Instytut Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT), który ma zadanie opracowywać nowoczesnych materiałów i stopów. Kilka lat temu ARPA-E przyznała prawie 32 miliony dolarów na finansowanie badań i projektów w ramach programu Rare-Earth Substitute, to znaczy możliwości stworzenia związków zastępujących metale ziem rzadkich jako zastępstwo dla pierwiastków występujących naturalnie, występujących na terenie Azji.

Produkowanie magnesów z neodymu oparte zostało na dwóch technologiach. W Japonii stosowana jest technika spiekania proszków, a w USA popularna jest metoda oparta na szybkim chłodzeniu. W zależności od potrzeb i oczekiwań, magnesy z neodymu można również wytwarzać poprzez zastosowanie innych domieszek, na przykład galu, miedzi czy aluminium. Dzięki takim połączeniom można w szerokim zakresie korygować magnetyczne parametry magnesu, jego wytrzymałość, a także odporność na wysokie temperatury . Da się nawet sprawić, że magnes wykaże dużą odporność na niekorzystne atmosferyczne warunki, na przykład wodę, która powoduje zmiany korozyjne. Natomiast ciągłe ulepszanie metalurgii proszków przyczyniło się do uzyskania różnych materiałowych stopów, które wpłynęły w dużym stopniu na podwyższenie temperatury Curie. Wyprodukowany w nowoczesny sposób magnes z neodymu, może uzyskać namagnesowanie na poziomie 1,6T, czyli dużo wyższe na przykład od pola emitowanego przez Ziemię.

Pierwsze badania laboratoryjne nad nowoczesnymi materiałami jakie można by było wykorzystać do stworzenia bardzo mocnych magnesów rozpoczęły się w 1966 roku. Właśnie w tamtym okresie naukowcy K. Strnat oraz G. Hoffer z laboratorium Air Force Materials , rozpoczęli szeroki zakres badań nad nowymi materiałami, wykonanymi z metali należących do grupy metali ziem rzadkich. W początkowym okresie pierwsze stopy metali, jakie miały posłużyć do produkcji mocnych magnesów, były tworzone o żelazo, kobalt i lekkie lantanowce, do których zaliczamy: cer Ce, prazeodym Pr, neodym Nd, lantan La, itr Y oraz samar Sm. Wymienione powyżej lantanowce mają nietypowe zdolności, takie jak silne namagnesowywanie, lecz posiadały bardzo niską temperaturę Curie. Wytwarzane dzisiaj silne magnesy neodymowe mają w składzie prócz żelaza też dodatek lekkich lantanowców, zapewniając im wysoki poziom anizotropii magneto-krystalicznej, a dodatkowo uzupełnia się ten skład o niewielką ilość kobaltu żeby podnieść poziom temperatury Curie. Magnesy neodymowe udało się opracować około 50 lat temu wykorzystując sproszkowane ziarna samaru wraz z kilkoma dodatkowymi pierwiastkami z rodziny lantanowców. Stworzono nieznany dotychczas, potężny magnes SmCo₅. Samą produkcję oparto na zjawisku kierunkowania kryształów stopu w formie proszku przy udziale pola magnetycznego w czasie spiekania. Wypiekanie wyprasek wykonywano w temperaturze powyżej 1100^oC wraz z końcowym wyżarzaniem w temperaturze 850^oC. Finalnym z procesów produkowania mocnego magnesu było poddanie materiału namagnesowaniu przy użyciu pola magnetycznego 2T. Dzięki temu procesowi temperatura Curie prototypowego magnesu wyniosła około 745^oC.