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

Magnesy neodymowe to na dzień dzisiejszy najmocniejsze rodzaje magnesów, jakie do tej pory stworzono. Pod koniec XX wieku w Trinity College w Dublinie Michaelowi Coeyowi udało się stworzyć nieznany do tej pory magnetyczny materiał o strukturze chemicznej Sm₂Fe₁₇N₂. Jego proces wytworzenia był realizowany w syntezie proszków samaru i żelaza, które podczas prasowania w polu magnetycznym o dużej mocy razem z nowym składnikiem – azotem, osiągnęły temperaturę Curie w wysokości 470^oC oraz namagnesowanie w okolicach 0,9T. Nie jest to wynik zbliżony do poziomu magnesów wykonanych z neodymu, ale opracowany wtedy materiał znacząco przewyższał pierwsze z produkowanych magnesów. Koniec XX wieku przyniósł kolejne pomysły w dziedzinie magnesów o dużej mocy oraz technik ich wytwarzania.
Opracowany został materiał i strukturze nano-krystalicznej, złożony z mikroskopijnych ziaren o wielkości mniejszej niż 100 nm. Odkryte w czasie badań ziarna nano-krystaliczne, w odróżnieniu od do struktury monokrystalicznej oddzielone są od siebie przestrzenią o wyższym napięciu powierzchniowym oraz nieuporządkowanej strukturze wewnętrznej. Poprzez użycie, na etapie spiekania mieszaniny pierwiastków z rodziny ziem rzadkich w połączeniu z domieszką żelaza, charakteryzują się wysoką remanencją magnetyczną. Bardzo dobre parametry magnetyczne biorą się też z jednej rzeczy, to znaczy sprzężenia momentów magnetycznych neodymu z żelazem. Umożliwia to świetne namagnesowanie magnesów neodymowych.

Silne magnesy neodymowe - jak powstały. W czasie kiedy naukowcy projektowali następne magnesy o dużej mocy oparte o samar, w 1983 roku zostały odkryte interesujące właściwości magnetyczne związku neodymu z dodatkiem boru i żelaza. Amerykańska firma GM rok po odkryciu stworzyła nowy związek o wzorze Nd₂Fe₁₄B, w proporcji 15% neodymu, 6% boru i ponad 70% żelaza. Przemysłowy proces tworzenia silnych magnesów neodymowych polega na dwóch metodach. Japoński zakład Sumitomo, wchodzący w skład firmy Hitachi, podobnie jak procesie tworzenia magnesów na bazie samaru, wykorzystywał technikę spiekania odpowiednio przygotowanego proszku, dzięki czemu uzyskiwano gęste magnesy.

W Stanach Zjednoczonych silne magnesy neodymowe były tworzone w zakładach firmy GM sposobem szybkiego obniżania temperatury roztopionego proszku izotropowego. Z jakiego powodu wykorzystanie żelaza, neodymu i boru okazało się o wiele bardziej wydajne? Użycie neodymu znacznie mniej kosztowało, niż związków samaru, a oprócz tego neodym posiada lepsze właściwości magnetyczne. Ale temperatura Curie tego pierwiastka była zdecydowanie za niska, dlatego zdecydowano się na podwyższenie tejże temperatury do 530^oC. Taki poziom otrzymano dzięki dodaniu do puli składników boru. Oprócz tego można również w dowolny sposób modyfikować charakterystykę magnetyczną, przez wprasowanie do stopów pomocniczych związków, takich jak gal Ga, miedź Cu, niob Nb i aluminium Al.

Magnesy wykonane z neodymu mogą zostać również wyposażone w warstwy ochronne ochraniające przed rdzewieniem oraz mające zabezpieczające działanie przed szkodliwymi warunkami atmosferycznymi. Realizuje się to poprzez nałożenie cieniutkiej warstwy miedzi albo niklu na przykład w uchwytach magnetycznych do poszukiwań, to znaczy silnych magnesach używanych do sprawdzania dna akwenów wodnych. Cały czas są opracowywane nowe typy magnesów neodymowych, a dzięki postępowi w metalurgii, konstruowane są nowe łączenia metali cechujące się zwiększoną koercją, jak również magnesy o znacznie wyższej temperaturze Curie i możliwości namagnesowania stopów, większej niż 1,6T.

Pierwsze udokumentowane testy oraz badania nad materiałami nadającymi się do produkcji silnych magnesów miały miejsce ponad 50 lat temu. Wtedy to właśnie G. Hoffer i K. Strnat z Air Force Materials Laboratory w Dayton, zaczęli szeroki zakres badań nad nowymi materiałami, zrobionymi z metali wchodzących w skład grupy metali ziem rzadkich. Na początku badań testowane stopy, które planowano zastosować do wytwarzania silnych magnesów, opierały się o kobalt, żelazo oraz kilka lantanowców, do jakich można zaliczyć: cer Ce, prazeodym Pr, neodym Nd, lantan La, itr Y oraz samar Sm. Te mało znane metale wykazywały nietypowe właściwości, takie jak silne namagnesowywanie, lecz posiadały bardzo niską temperaturę Curie. Obecnie tworzone mocne neodymowe magnesy zawierają prócz żelaza również lekkie lantanowce, co daje strukturze wysoki poziom anizotropii magneto-krystalicznej, a dodatkowo uzupełnia się ten skład o niewielką ilość kobaltu żeby podnieść poziom temperatury Curie. Pierwsze silne magnesy udało się opracować na początku lat 70-tych wykorzystując sproszkowane ziarna samaru wraz z kilkoma dodatkowymi pierwiastkami z rodziny lantanowców. Został stworzony pierwszy, magnes o dużej mocy SmCo₅. Produkcja opierała się na zjawisku kierunkowania ziaren stopu w formie proszku w polu magnetycznym przy spiekaniu. Tworzenie gotowych magnesów było realizowane w warunkach temperaturowych około 1120^oC przy końcowym wyżarzaniu w temperaturze o 250^oC niższej. Finalnym z procesów tworzenia silnego magnesu było poddanie materiału namagnesowaniu w wysokim polu magnetycznym 2T. Przez taką technologię temperatura Curie prototypowego magnesu została podniesiona do 745^oC.

Obecnie na świecie neodymowe magnesy są produkowane przede wszystkim w Azji. Największym wytwórcą i eksporterem takich produktów stały się Chiny, z uwagi na posiadanie większości pokładów niezbędnych do tego pierwiastków. Do wytwarzania przemysłowego silnych magnesów stosuje się przede wszystkim dwa rodzaje związków: Nd₂Fe₁₄B i Sm₂Fe₁₇N₂. Są to magnesyna bazie neodymu i magnesy nano krystaliczne, charakteryzujące się nie tylko najwyższym stopniem namagnesowania, lecz także wysoką remanencją magnetyczną. Wykorzystanie mocnych neodymowych magnesów jest bardzo różnorodne. Najważniejszymi rodzajami odbiorców zostały firmy produkcyjne, oferujące urządzenia elektroniczne i elektryczne, w szczególności firmy zajmujące się motoryzacją, stosujące wysoko wydajne hybrydowe i elektryczne silniki. Do wytwarzania silników tego typu wykorzystywane są neodymowe magnesy ze stopu ze związkami zmniejszającymi spadki wydajności magnesów w wysokich temperaturach takimi, jak Terb (Tb) oraz dysproz (Dy). Poprzez zastosowanie wymienionych wyżej substancji, poprawiono w znacznym stopniu magnetyczną koercję, a także wydajność całkowitą magnesów używanych w urządzeniach elektrycznych o wysokiej mocy. Na terenie Stanów Zjednoczonych już od dawna prowadzi się badania przez specjalnie do tego celu powołany Instytut Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT), który ma zadanie opracowywać alternatywnych stopów i materiałów. W 2011 roku ARPA-E desygnowała prawie 32 miliony dolarów na rozwijanie projektów w ramach programu Rare-Earth Substitute, to znaczy możliwości opracowania związków zastępujących metale ziem rzadkich jako zastępstwo dla naturalnych pokładów pierwiastków, kontrolowanych przez rząd Chin.

Produkowanie magnesów neodymowych jest oparte o dwie technologie. W Japonii stosowana jest technika spiekania mieszanin proszków, a na terenie Stanów popularna jest metoda szybkiego chłodzenia. W zależności od wymagań, neodymowe magnesy wytwarza się poprzez zastosowanie dodatkowych stopów, na przykład galu, miedzi czy aluminium. Przez takie połączenie można w szerokim zakresie korygować parametry magnetyczne magnesu, jego poziom wytrzymałości, a także możliwość pracowania w wysokim zakresie temperatur . Da się nawet spowodować, że magnes wykaże dużą odporność na działanie na szkodliwe warunki atmosferyczne, na przykład wodę, która może spowodować zmiany korozyjne. Za to ciągłe doskonalenie procesów metalurgicznych doprowadziło do otrzymania nowych materiałowych stopów, które w znaczący sposób wpłynęły na podwyższenie temperatury Curie. Wytwarzany w nowoczesny sposób magnes neodymowy, może uzyskać namagnesowanie przekraczające 1,6T, czyli znacznie większe chociażby od pola emitowanego przez Ziemię.

Przede wszystkim najważniejszymi odbiorcami silnych magnesów są podmioty sprzedające urządzenia pomiarowe, elektroniczne, elektryczne, firmy z branży motoryzacyjnej oraz produkujące różnego rodzaju maszyny przemysłowe. Możliwości magnetyczne bardzo również ceni branża meblarska, oferująca odzież, zwłaszcza związana z odzieżą medyczną, firmy produkujące zapięcia do galanterii oraz rzecz jasna marketing i reklama.