Consolidación de fricción (FC) como un proceso de densificación de un solo paso. Crédito: Nature Communications (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-62804-9
Los investigadores han demostrado una nueva técnica para fabricar materiales magnéticos fuertes que mejoran la calidad de los imanes, produce los imanes rápidamente, usa menos energía y es menos costosa.
Se utilizan fuertes imanes permanentes en una amplia variedad de aplicaciones, y la demanda de estos materiales está aumentando debido a su uso en tecnologías como vehículos eléctricos, turbinas eólicas y dispositivos robóticos. Sin embargo, la fabricación de estos imanes es un desafío.
“Actualmente, para fabricar un imán, la industria depende de la sinterización de polvos de aleación de metales en un sólido a granel a alta temperatura y bajo alta presión”, dice Bharat Gwalani, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo publicado en la naturaleza comunicaciones.
“Este es un proceso complejo que requiere mucho tiempo que requiere mucha energía y, a menudo, da como resultado la creación de imanes defectuosos.
“Por ejemplo, el proceso de fabricación convencional a menudo resulta en una distribución desigual de la porosidad en todo el material magnético, con alta porosidad en el centro”, dice Gwalani. “Esto significa que las propiedades magnéticas del material también se distribuyen de manera desigual.
“Un último desafío que queríamos abordar está relacionado con el hecho de que los metales de tierras raras utilizadas en la producción de materiales magnéticos son muy reactivos al oxígeno”, dice Gwalani. “La oxidación afecta negativamente las propiedades magnéticas de estos materiales, y el alto calor aumenta la tasa de oxidación, por lo que queríamos ver si un proceso diferente podría mejorar la calidad del imán”.
Con ese fin, los investigadores experimentaron con un nuevo proceso de fabricación de imanes que utiliza una técnica llamada Consolidación de fricción (FSC). Esencialmente, el polvo de aleación se coloca en una cámara, se coloca bajo presión y se agita con una herramienta giratoria.
“La energía del movimiento de rotación y la fuerza de fragua, la presión, entra al polvo en un sólido sin derretir la aleación”, dice Gwalani. “Debido a que el metal no está expuesto al calor alto y en realidad no se derrite, este proceso da como resultado menos oxidación y transiciones de fase no deseadas en el material. Además, mientras aplicamos presión, es menos de un megapascal (MPA), mientras que las técnicas de fabricación de imanes convencionales aplican más de 100 MPA”.
Los investigadores también encontraron que el nuevo enfoque eliminaba la porosidad en el material magnético.
“Esto se debe a que las técnicas convencionales aplican presión en una sola dirección, lo que significa que la presión se aplica en gran medida a la parte superior e inferior del material, lo que obliga a la porosidad al centro”, dice Gwalani. “Debido a que nuestra técnica implica girar el material a medida que se aplica presión, esa presión se distribuye en todo el material.
“Además, nuestro enfoque se basa en el calentamiento por fricción causado por las partículas de polvo de aleación que se frotan”, dice Gwalani. “Esto significa que el calor se está generando en el sitio exacto donde se necesita fusionar los polvos en un sólido a granel; no hay una fuente externa de calor que se aplique en todas partes, como hay en técnicas convencionales”.
En última instancia, la combinación de presión, rotación y calentamiento por fricción significa que no hay bolsillos ni burbujas en el material magnético.
“El resultado es un método de fabricación más rápido que reduce el consumo de energía y produce fuertes imanes permanentes con menos oxidación y propiedades magnéticas uniformes en todo el material”, dice Gwalani.
“Ahora que hemos descubierto una forma de consolidar materiales magnéticos sin porosidad, estamos experimentando con el desarrollo de imanes de próxima generación que incorporan agentes de aglutinantes no magnéticos. Nuestro objetivo es desarrollar imanes permanentes fuertes que tengan propiedades físicas más deseables. Queremos hacer imanes de baja densidad y más estrictos que son menos dependientes de los materiales raros raros más difíciles de tener en cuenta”.
Más información: Aniruddha Malakar et al, transformación termo mecánica y consolidación de SM-Co a través de una ruta de un solo paso para la fabricación de imanes a granel, comunicaciones de la naturaleza (2025). Dos: 10.1038/s41467-025-62804-9
Proporcionado por la Universidad Estatal de Carolina del Norte
Cita: la técnica de calentamiento por fricción produce mejores imanes a un costo más bajo (2025, 20 de agosto) Consultado el 20 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-frictional-technique-yields-magnets.html
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