Microstructure and magnetic properties of additively manufactured NdFeB magnets by cold spray
Notice bibliographique
Résumé
Neodymium iron boron (NdFeB) permanent magnets are ubiquitous components in compact electromagnetic devices that demand high energy density for high efficiency. Commercial manufacturing approaches such as sintering and hot deformation yield excellent magnetic performance, while bonding methods offer geometric freedom at reduced thermal exposure. Cold spray, initially a coating technique, is an emerging solid-state additive manufacturing method that deposits metal powder via high-velocity impact without melting. However, cold-sprayed NdFeB magnets show inferior magnetic performance compared to sintered or hot deformed magnets, and the reasons causing such deterioration of magnetic properties are not completely understood. In this study, we use aluminum as the binder to manufacture bonded NdFeB magnets by cold spray and investigate the microstructure features, such as phases, oxidation, and crack formation, affect the magnetic performance. Compared with the raw NdFeB powder, the as-deposited magnet exhibited decreased coercivity (from 780 kA/m to ~658 kA/m) and remanence (from 0.88 T to ~0.45 T). Electron probe microanalysis revealed localized oxidation at cracks, suggesting the decomposition of the Nd 2 Fe 14 B phase which generates non-favorable sites for reverse-domain nucleation. The X-ray diffraction and Williamson - Hall analysis indicated about ~0.8% of average micro-strain in the deposited material, promoting lattice distortion partial phase decomposition in the NdFeB powder during the cold spray process. This study improves our understanding of the high-strain rate deformation of NdFeB powders cold spray processing, opening new pathways for efficient, scalable, and energy-saving magnet manufacturing. • Cold-spray yields near-dense NdFeB-Al magnets that still lose 6–16% coercivity and 40–50% remanence. • XRD analysis shows impact induced microstrain around 0.8%, enabling defect-assisted nucleation in nano scale grains driving coercivity decrease. • Aluminium dilution plus closed porosity lowers remanence in line with a rule-of-mixtures estimate. • Crack-centred oxidation partially decomposes Nd 2 Fe 14 B phase, cutting hard-phase fraction, and further weakening magnetic properties.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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