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

Silne magnesy oparte na neodymie - jak powstały. W okresie kiedy były projektowane coraz to nowe magnesy o dużej mocy na bazie samaru, w 1983 roku odkryto interesujące 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. Proces produkowania magnesów neodymowych o dużej mocy polega na dwóch metodach. W Japonii zakład Sumitomo, wchodzący w skład firmy Hitachi, tak samo jak w przypadku silnych magnesów produkowanych z samaru, stosował metodę spiekania sproszkowanych materiałów, przez co otrzymywano gęste magnesy.

W Stanach Zjednoczonych magnesy neodymowe o dużej mocy były tworzone w zakładach firmy GM techniką bardzo szybkiego obniżania temperatury stopionego proszku izotropowego. Z jakich powodów wykorzystanie żelaza, neodymu i boru zapewniło dużo większą wydajność? Zastosowanie neodymu znacznie mniej kosztowało, niż samar, a dodatkowo neodym charakteryzuje się znacznie lepszymi parametrami magnetycznymi. Niestety temperatura Curie tego pierwiastka była znacznie niższa, z tego też powodu zdecydowano się na podwyższenie tejże temperatury do 530^oC. Taki poziom otrzymano dzięki dodaniu do składu magnesu neodymowego niewielkiej ilości boru. Dodatkowo można również w pewien sposób modyfikować właściwości magnetyczne, poprzez wprowadzenie do magnesu dodatkowych związków, takich jak gal Ga, miedź Cu, niob Nb oraz glin Al.

Magnesy wykonane z neodymu mogą zostać również wyposażone w specjalne powłoki chroniące przed korozją oraz mające zabezpieczające działanie przed działaniem szkodliwych warunków pogodowych. Jest to realizowane poprzez nałożenie cienkiej warstwy miedzianej lub niklowej na przykład w uchwytach wykorzystywanych w poszukiwaniach, to znaczy magnesach stosowanych do przeszukiwania dna jezior, rzek i mórz. Inżynierowie cały czas opracowują nowocześniejsze magnesy neodymowe, a dzięki ciągłym badaniom w metalurgii, powstają nowe łączenia metali cechujące się zwiększoną koercją, jak też magnesy posiadające znacznie wyższą temperaturę Curie i możliwości namagnesowania stopów, przekraczające 1,6T.

Obecnie na świecie wytwarza się neodymowe magnesy przede wszystkim na kontynencie azjatyckim. Największym wytwórcą oraz eksporterem gotowych produktów są Chiny, z powodu kontrolowania większości światowych złóż pierwiastków ziem rzadkich. W przemysłowej produkcji magnesów o dużej mocy zastosowanie znalazły głównie dwa związki: Sm₂Fe₁₇N₂ i Nd₂Fe₁₄B. Są to magnesyneodymowe i magnesy o strukturze nano krystalicznej, cechujące się nie tylko najwyższym stopniem namagnesowania, lecz również dużą remanencją magnetyczną. Wykorzystanie silnych magnesów neodymowych jest bardzo różnorodne. Najważniejszymi rodzajami odbiorców zostały firmy z branży produkcyjnej, oferujące sprzęt elektroniczny i elektryczny, zwłaszcza firmy motoryzacyjne, stosujące wysoko wydajne silniki hybrydowe oraz elektryczne. Do produkcji silników tego typu używa się neodymowych magnesów ze stopu ze związkami zmniejszającymi spadki wydajności magnesów w wysokich temperaturach na przykład takimi jak dysproz (Dy) czy Terb (Tb). Dzięki zastosowaniu wymienionych wyżej związków, znacznie powiększono magnetyczną koercję, a także wydajność całkowitą magnesów wykorzystywanych w urządzeniach elektrycznych o większej mocy. W USA od wielu lat prowadzi się naukowe badania przez powołany specjalnie do takich celów Instytut Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT), który ma zadanie opracowywać nowoczesnych stopów. Przed kilku laty zostało przyznane 31,6 mln dolarów na rozwój badań i projektów w zakresie programu Rare-Earth Substitute, czyli możliwości wynalezienia związków mogących zastąpić metale ziem rzadkich jako zastępstwo dla pierwiastków występujących naturalnie, które znajdują się pod kontrolą Chin.

Produkowanie neodymowych magnesów oparte zostało na dwóch metodach. W Japonii stosowana jest technika spiekania mieszanin proszków, a na terenie Stanów popularna jest metoda szybkiego chłodzenia. W zależności od oczekiwań, neodymowe magnesy można również wytwarzać poprzez zastosowanie innych pierwiastków, na przykład aluminium, galu albo miedzi. Przez takie połączenie da się w znacznym stopniu regulować magnetyczne parametry magnesu, jego poziom wytrzymałości, a także odporność na wysokie temperatury . Da się nawet sprawić, że struktura magnesu będzie odporna na atmosferyczne warunki, na przykład wodę, powodującą korozję. Za to systematyczne dopracowywanie metalurgii proszkowej doprowadziło do uzyskania różnych stopów, które wpłynęły w dużym stopniu na zwiększenie temperatury Curie. Wyprodukowany w nowoczesny sposób neodymowy magnes, może osiągnąć namagnesowanie przekraczające 1,6T, czyli dużo wyższe choćby od ziemskiego pola magnetycznego.

Przede wszystkim podstawowymi odbiorcami magnesów są podmioty wytwarzające urządzenia elektryczne, elektroniczne, pomiarowe, przedsiębiorstwa motoryzacyjne czy wytwarzające rozmaite maszyny przemysłowe. Możliwości magnetyczne bardzo również ceni branża meblowa, oferująca odzież, szczególnie związana z odzieżą medyczną, firmy produkujące zatrzaski do galanterii oraz rzecz jasna szeroko pojęta reklama.

Pierwsze badania laboratoryjne nad nowoczesnymi materiałami nadającymi się do stworzenia silnych magnesów miały miejsce ponad 50 lat temu. W tym czasie G. Hoffer i K. Strnat z Air Force Materials Laboratory w Dayton, rozpoczęli szeroki zakres badań nad magnetykami, wykonanymi z metali zaliczanych do grupy zwanej metalami ziem rzadkich. W początkowym okresie badane stopy, jakie chciano użyć do wytwarzania mocnych magnesów, były tworzone o kobalt, żelazo oraz kilka lantanowców, w skład których wchodzą: cer Ce, prazeodym Pr, neodym Nd, samar Sm, lantan La i itr Y. Wymienione powyżej lantanowce wykazują charakterystyczne zdolności, takie jak możliwość silnego namagnesowania, lecz posiadały bardzo niską temperaturę Curie. Wytwarzane dzisiaj silne magnesy neodymowe mają w składzie prócz żelaza także domieszkę odpowiednio dobranych lantanowców, co im zapewnia anizotropię magneto-krystaliczną na wysokim poziomie, a poza tym uzupełnia się ten skład o niewielką ilość kobaltu w celu podwyższenia całkowitej temperatury Curie. Debiutanckie neodymowe magnesy opracowano na początku lat 70-tych wykorzystując samar w formie sproszkowanych ziaren wraz z kilkoma dodatkowymi związkami z grupy lantanowców. Stworzono nieznany dotychczas, potężny magnes SmCo₅. Samą produkcję oparto na zjawisku kierunkowania drobinek stopu w formie proszku przy udziale pola magnetycznego podczas spiekania. Wypiekanie gotowych magnesów było realizowane w warunkach temperaturowych około 1120^oC wraz z ostatecznym wyżarzanie w temperaturze o 250^oC niższej. Finalnym z etapów tworzenia silnego magnesu było namagnesowanie materiału w polu magnetycznym 2T. Przez taką technologię temperatura Curie prototypowego magnesu podwyższyła się do 745^oC.

Magnesy na bazie neodymu to dzisiaj najpotężniejsze magnesy, jakie powstały do tej pory. Pod koniec XX wieku w dublińskim instytucie Trinity College naukowiec Michael Coey wymyślił nieznany dotychczas materiał magnetyczny wzorze chemicznym Sm₂Fe₁₇N₂. Proces jego produkcji wykorzystywał syntezę drobnego proszku samaru i żelaza, które podczas prasowania w polu magnetycznym o dużej mocy razem z nowym składnikiem – azotem, uzyskały temperaturę Curie w wysokości 470^oC i namagnesowanie w okolicach 0,9T. Nie jest to wynik zbliżony do poziomu neodymowych magnesów, lecz wymyślony stop faktycznie sporo przewyższał pierwsze magnesy oparte o ten pierwiastek. Koniec XX wieku przyniósł dalsze odkrycia w obszarze mocnych magnesów oraz metod ich wytwarzania.
Opracowany został nano-krystaliczny materiał magnetyczny, złożony z ziaren o rozmiarze mniejszym niż 100 nm. Nowo odkryte ziarna nano-krystaliczne, w odróżnieniu od do struktury monokrystalicznej oddzielone są od siebie o wiele większymi granicami o dużo większej mocy powierzchniowej i nieuporządkowanej budowie. Dzięki wykorzystaniu, podczas wytwarzania pierwiastków z grupy ziem rzadkich razem z żelazem, cechują się remanencją magnetyczną na wysokim poziomie. Świetne magnetyczne właściwości biorą się dodatkowo z jeszcze jednego aspektu, czyli połączenia magnetycznych momentów żelaza oraz neodymu. Daje to świetne namagnesowanie opisywanych magnesów.