Nowoczesne magnesy oparte na neodymie - jak powstały. W okresie gdy były projektowane następne mocne magnesy wykorzystujące samar, na początku lat osiemdziesiątych zostały odkryte interesujące właściwości magnetyczne związku neodymu w połączeniu z żelazem oraz stalą. Firma General Motors rok po odkryciu stworzyła związek o strukturze chemicznej Nd₂Fe₁₄B, w proporcji ponad 70% żelaza, 15% neodymu, 6% boru. Proces tworzenia mocnych neodymowych magnesów opiera się na dwóch metodach. Zakład Sumitomo z Japonii, będący w grupie Hitachi, analogicznie jak przy magnesach smarowych, stosował metodę spiekania materiałów w formie proszku, co pozwalało uzyskać magnesy mające dużą gęstość.

W USA silne magnesy neodymowe produkowano w zakładach firmy GM sposobem bardzo szybkiego ochładzania roztopionego proszku izotropowego. Czemu użycie boru, neodymu i żelaza dało znacznie lepsze rezultaty? Zastosowanie neodymu znacznie mniej kosztowało, niż samar, a poza tym neodym ma znacznie lepsze parametry magnetyczne. Jednak temperatura Curie tego pierwiastka była znacznie niższa, dlatego zdecydowano się na podwyższenie tejże temperatury do 530°C. Taki poziom dało się uzyskać dzięki dodaniu do składu magnesu neodymowego boru. Oprócz tego można też w pewien sposób regulować parametry magnetyczne, dzięki wprasowaniu do magnesu pomocniczych pierwiastków, takich jak gal Ga, miedź Cu, niob Nb oraz glin Al.

Magnesy neodymowe mogą zostać również wyposażone w powłoki ochraniające przed rdzewieniem oraz zabezpieczające przed działaniem szkodliwych warunków pogodowych. Wykonuje się to poprzez nałożenie warstwy miedzi albo niklu na przykład w uchwytach magnetycznych do poszukiwań, czyli magnesach stosowanych przy przeszukiwaniu dna akwenów wodnych. Opracowywane są również nowocześniejsze magnesy neodymowe, a dzięki ciągłym badaniom w technologii metalurgicznej proszków, konstruowane są nieznane wcześniej łączenia metali charakteryzujące się zwiększoną koercją, jak również magnesy dysponujące znacznie wyższą temperaturą Curie oraz możliwości namagnesowania stopów, większej niż 1,6Tesli.

Na dzień dzisiejszy neodymowe magnesy są produkowane głównie w krajach azjatyckich. Głównym wytwórcą oraz dostawcą takich produktów zostały Chiny, z uwagi na kontrolę większości złóż pierwiastków ziem rzadkich na świecie. Do przemysłowego produkowania magnesów stosuje się przede wszystkim dwa rodzaje związków: Nd₂Fe₁₄B i Sm₂Fe₁₇N₂. Są to magnesyoparte o neodym oraz magnesy nano krystaliczne, cechujące się nie tylko dużym stopniem namagnesowania, lecz także dużą remanencją magnetyczną. Użycie mocnych neodymowych magnesów jest bardzo różnorodne. Najważniejszymi odbiorcami są podmioty produkcyjne, wytwarzające urządzenia elektroniczne oraz elektryczne, w szczególności firmy zajmujące się motoryzacją, stosujące wydajne elektryczne oraz hybrydowe silniki. Do produkcji takich wykorzystywane są neodymowe magnesy ze stopów z pierwiastkami ograniczającymi spadek wydajności magnesów w wysokich temperaturach takimi, jak Terb (Tb) oraz dysproz (Dy). Dzięki zastosowaniu wymienionych wyżej substancji, poprawiono w znacznym stopniu magnetyczną koercję oraz całościową wydajność silnych magnesów wykorzystywanych w sprzęcie elektrycznym o wysokiej mocy nominalnej. W USA od wielu lat realizowane są specjalistyczne badania przez powołany do tego celu Instytut Rare Earth Alternatives in Critical Technologies (REACT), który ma zadanie opracowywać nowoczesnych stopów oraz materiałów. W 2011 roku ARPA-E przyznała prawie 32 miliony dolarów na finansowanie zaawansowanych projektów w programie Rare-Earth Substitute, czyli możliwości opracowania związków mogących zastąpić metale ziem rzadkich jako alternatywę dla pierwiastków występujących naturalnie, kontrolowanych przez rząd Chin.

Produkowanie magnesów neodymowych oparte zostało o dwie metody. W Japonii używana jest metoda spiekania mieszanin proszków, a w Stanach Zjednoczonych popularność zdobyła metoda oparta na szybkim chłodzeniu. Zależnie od oczekiwań, magnesy neodymowe wytwarza się poprzez zastosowanie innych pierwiastków, na przykład galu, miedzi czy aluminium. Dzięki takim połączeniom można regulować magnetyczne parametry samego magnesu, jego zakres wytrzymałości, a także odporność na wysokie temperatury . Można nawet spowodować, że struktura magnesu będzie odporna na działanie na szkodliwe warunki atmosferyczne, na przykład wodę, która powoduje zmiany korozyjne. Natomiast systematyczne ulepszanie metalurgii proszkowej doprowadziło do otrzymania nowych materiałowych stopów, które wpłynęły w dużym stopniu na podwyższenie temperatury Curie. Wykonany nowoczesną metodą produkcyjną magnes z neodymu, może uzyskać poziom namagnesowania przekraczający 1,6T, czyli dużo wyższe na przykład od ziemskiego pola magnetycznego.

Magnesy na bazie neodymu to dzisiaj najsilniejsze rodzaje magnesów, jakie powstały do tej pory. Pod koniec XX wieku w dublińskim instytucie Trinity College naukowiec Michael Coey wymyślił zupełnie nowy magnetyczny materiał wzorze chemicznym Sm₂Fe₁₇N₂. Jego proces wytworzenia wykorzystywał syntezę rozdrobionego żelaza oraz samaru, które sprasowane w polu magnetycznym o dużej mocy wraz z nowym składnikiem – azotem, osiągnęły temperaturę Curie aż do 470°C i namagnesowanie na poziomie 0,9T. Nie jest to wynik zbliżony do poziomu magnesów wykonanych z neodymu, ale opracowany wtedy skład samaru znacząco przewyższał pierwsze z magnesów wykorzystujących ten pierwiastek. Koniec XX wieku przyniósł odkrycia w dziedzinie mocnych magnesów oraz technologii ich produkowania.
Badacze opracowali stop posiadający nano-krystaliczną strukturę, zbudowany z mikroskopijnych ziaren o średnicy mniejszej niż 100 nm. Ziarna, które zostały odkryte nano-kryształów, w przeciwieństwie do monokryształów oddzielone są od siebie o wiele większymi granicami o wyższej mocy powierzchniowej i bardziej nierównomiernej strukturze wewnętrznej. Dzięki wykorzystaniu, podczas wytwarzania pierwiastków z rodziny ziem rzadkich wraz z domieszką żelaza, cechują się dużą wartością remanencji magnetycznej. Świetne parametry magnetyczne wynikają również z jeszcze jednego aspektu, to znaczy sprzężenia momentów magnetycznych neodymu oraz żelaza. Pozwala to na świetne namagnesowanie neodymowych magnesów.

W pierwszej kolejności podstawowymi odbiorcami magnesów są podmioty wytwarzające sprzęt pomiarowy, elektroniczny, elektryczny, przedsiębiorstwa motoryzacyjne czy wytwarzające różnego rodzaju przemysłowe urządzenia. Zalety magnesów dużej mocy bardzo również ceni branża meblarska, oferująca odzież, w szczególności związana z ubraniami medycznymi, podmioty oferujące zapięcia do portfeli i torebek oraz szeroko pojęta reklama.

Pierwsze testy oraz badania nad nowoczesnymi materiałami nadającymi się do produkcji magnesów o dużej mocy miały swój początek ponad 50 lat temu. W tym czasie dwóch badaczy G. Hoffer oraz K. Strnat z laboratorium Air Force Materials , postanowili rozpocząć szeroki zakres badań nad materiałami magnetycznymi, wykonanymi z metali zaliczanych do tak zwanej grupy metali ziem rzadkich. Początkowo badane stopy metali, jakie chciano użyć do produkcji silnych magnesów, opierały się o kobalt, żelazo oraz kilka lantanowców, do których zaliczamy: neodym Nd, cer Ce, prazeodym Pr, samar Sm, lantan La oraz itr Y. Te mało znane metale wykazywały charakterystyczne zdolności, takie jak możliwość silnego namagnesowania, lecz posiadały bardzo niską temperaturę Curie. Wytwarzane dzisiaj silne magnesy neodymowe w swoim składzie posiadają poza żelazem także domieszkę odpowiednio dobranych lantanowców, co im zapewnia wysoki poziom anizotropii magneto-krystalicznej, a dodatkowo dokłada się do nich niewielką ilość kobaltu aby zwiększyć zbyt niską temperaturę Curie. Magnesy neodymowe zostały opracowane w 1970 roku wykorzystując sproszkowane ziarna samaru wraz z innymi lantanowcami. Został stworzony pierwszy, potężny magnes SmCo₅. Produkcja opierała się na ukierunkowaniu kryształów rozdrobnionego stopu w polu magnetycznym w czasie spiekania. Wypiekanie gotowych magnesów odbywało się w warunkach temperaturowych około 1120°C przy końcowym wyżarzaniu w temperaturze o 250°C niższej. Ostatnim z etapów tworzenia silnego magnesu było poddanie materiału namagnesowaniu w wysokim polu magnetycznym 2T. Po zastosowaniu tej technologii temperatura Curie magnesów SmCo5 podwyższyła się do 745°C.