توصيفگر ها :
آهن رباهاي NdFeB , كامپوزيت هاي مغناطيسي , پليمر PLA , بهينه سازي خواص مغناطيسي
چكيده فارسي :
چكيده:
در اين پژوهش، با هدف توسعه و بررسي خواص مغناطيسي كامپوزيت آهنرباي دائمي (NdFeB) با پايهي پليمر PLA جهت استفاده در موتورهاي الكتريكي و كاربردهاي انرژي، ابتدا پودر NdFeB كه اندازه ذرات اوليه آن در حدود 100 تا 200 ميكرون بود، با استفاده از دستگاه آسياب جت ميل در سه مرحله (يك بار، سه بار و هفت بار) فرآوري شد تا اندازه ذرات به محدوده 5 تا 10 ميكرون كاهش يابد. در ادامه، نمونههاي كامپوزيتي با درصدهاي وزني 5٪، 25٪، 50٪ و 75٪ از پودر NdFeB در ماتريس PLA تهيه و با بهرهگيري از فناوري چاپ سهبعدي به صورت فيلامنت توليد شدند. نتايج حاصل از آزمونهاي مغناطيسي با دستگاه VSM نشان داد كه چگالي شار مغناطيسي (B) با افزايش درصد وزني پودر از حدود 0.5 تسلا در تركيب 5٪ به 2.0 تسلا در تركيب 75٪ افزايش يافته و در تركيب 50٪ مقدار بهينهاي در حدود 1.8 تسلا به دست آمد؛ همچنين مقاومت مغناطيسي (Hc) در تركيب 50٪ به 300 اُرستد رسيده و در درصدهاي بالاتر به دليل تجمع ذرات و كاهش يكنواختي توزيع كمي كاهش يافت. از سوي ديگر، آزمونهاي مكانيكي نشان داد كه مقاومت كششي نمونهها با افزايش درصد وزني پودر از 12.5 مگاپاسكال در تركيب 5٪ به 32.7 مگاپاسكال در تركيب 50٪ بهبود يافته و در تركيب 75٪ به علت عدم يكنواختي و تجمع ذرات كاهش پيدا ميكند. به طور كلي، نتايج اين پژوهش حاكي از آن است كه بهينهسازي فرآيند آسياب تا 7 بار و انتخاب درصد وزني بهينه حدود 50٪ براي پودر NdFeB منجر به بهبود قابلتوجهي در هر دو شاخص خواص مغناطيسي و مكانيكي كامپوزيت ميشود؛ امري كه پتانسيل استفاده از اين كامپوزيتها را در كاربردهاي صنعتي، موتورهاي الكتريكي، حسگرها و سيستمهاي ذخيرهسازي انرژي افزايش ميدهد. اين مطالعه چارچوبي نوين براي توليد آهنرباهاي كامپوزيتي با ويژگيهاي پيشرفته فراهم نموده و ميتواند به كاهش هزينهها و بهبود كارايي در صنايع مرتبط منجر شود.
چكيده انگليسي :
Abstract
magnet composite using NdFeB powder embedded in a PLA matrix, aimed at applications in electric motors and energy systems. The initial NdFeB powder, with particle sizes of 100–200 microns, was refined through jet milling in one, three, and seven passes, reducing the particle size to 5–10 microns. Composite samples were fabricated with NdFeB loadings of 5%, 25%, 50%, and 75% by weight and processed into filaments using 3D printing technology. Magnetic measurements using a vibrating sample magnetometer (VSM) showed that the magnetic flux density (B) increased from 0.5 Tesla at 5% loading to 2.0 Tesla at 75%, with an optimum value of 1.8 Tesla at 50% loading. Coercivity (Hc) peaked at 300 Oersted for the 50% composite but decreased slightly at higher powder contents due to particle agglomeration and uneven distribution. Mechanical tensile testing revealed improvements in strength from 12.5 MPa at 5% to 32.7 MPa at 50%, followed by a decrease at 75% due to poor particle dispersion and clustering. The results indicate that milling the powder up to seven passes and selecting a 50% powder loading optimizes both magnetic and mechanical properties, balancing performance with material integrity. These improvements demonstrate the composite’s potential for use in industrial electric motors, sensors, and energy storage devices. This work presents a novel approach to fabricating advanced polymer-based magnetic composites, contributing to cost-effective and high-performance solutions in energy applications.
