俄罗斯科学家采用选择性激光烧结3D打印技术，开发出了微型永磁体

2022年10月26日，南极熊获悉，俄罗斯乌拉尔联邦大学(UrFU)和分院的科学家们，正在采用3D打印技术开发一种由稀土合金制作的永磁体。如果该技术开发顺利，将使人们获得小规模生产任意形状磁体的能力。

△俄罗斯科学家采用3D打印技术开发微型永磁体样件

该微型永磁铁适用于微型起搏器和发电机等领域。此外，通过采用3D打印技术，可以最大限度地减少了材料浪费并缩短生产周期。该技术的研究结果已发表在《磁性与磁性材料》杂志上。

研发技术背景
永磁体是一种能够长期保持其磁性的磁体。它可广泛用于各种行业和设备，例如现代电动机、家用和计算机设备以及其它电器的制造。目前的问题是，传统制造永磁体的工艺仅能制造出较大型产品，并且通常只有两个磁极——南和北极。

从科学和技术的角度讲，制造复杂而小型的磁铁并不是一件容易的事，然而，事实证明，采用3D打印技术，是最有希望制造出复杂形状永磁体零件的方法之一。目前，乌拉尔科学家，已经设法确定了使用选择性激光烧结和磁粉3D打印永磁体的最佳参数。

3D打印可以在几乎所有生产阶段改变磁铁的内部特性。例如，改变化合物的化学成分、微晶的空间取向程度和晶体结构，以及影响矫顽力（抗退磁性）。

△该团队采用SLS 3D打印机烧结磁粉

已经成功打印出1毫米的永磁体
Dmitry Neznakhin解释说：“制造小型磁体是一项艰巨的任务。传统的方法只能通过将大磁铁切割成碎片来制造，这种工艺还有一个问题，机械加工过程会浪费约一半的材料。此外，切割过程会在近表面层中造成大量缺陷，从而导致磁体性能大幅下降。”

他继续说道：“现在，通过3D打印技术，可以避免以上这种情况出现，并且可以制造配置更复杂的磁体，例如，具有一个北极和两个南极，或同时具有五个南极和五个北极的磁体。这种配置对于起搏器来说非常有用，该装置的电动马达，通常需要通过显微镜对独立的磁铁进行组装才能实现。”

俄罗斯科学家已经成功地3D打印出薄约一毫米的永磁体，其特性与工业生产的磁体相似。使用的基体含有钐、锆、铁和钛粉末。该化合物具有适合永磁体的特性，但传统的制造方法剥夺了该化合物的大部分特性。因此，科学家们决定看看这些特性是否可以通过3D打印技术得以保留。

Dmitry Neznakhin补充道：“当使用传统方法基于这些化合物制造永磁体时，成品的性能与理论上预测的相差甚远。我们发现，在烧结样品时，添加由钐、铜和钴合金制成的易熔粉末可以保留主磁粉的磁性。这种合金在低于主要合金变化特性的温度下熔化，这就是最终材料保持其矫顽力和密度的原因。”

△该论文题目“选择性激光烧结制备(Sm,Zr)Fe11Ti磁体的相组成和磁性能”（传送门）

该研究的下一步计划
目前，该团队正在建立硬磁性材料的微观结构和磁性能的基本形成规律，并正在确定哪些磁性材料可以通过SLS工艺制造永磁体。这包括测试烧结方法，如何影响另一种已知的磁铁基体的性能（一种钕、铁和硼的合金）。

下一阶段的工作将生产适合实际应用的大块永磁体。同时，这项研究得到了俄罗斯科学基金会的支持。