Un imant de neodimi (també conegut com a imant NdFeB, NIB o Neo), el tipus més utilitzat d’imant de terres rares, és un imant permanent fet d’un aliatge de neodimi, ferro i bor per formar l’estructura cristal·lina tetragonal de Nd2Fe14B. Desenvolupat de manera independent el 1982 per General Motors i Sumitomo Special Metals, els imants de neodimi són el tipus d’imant permanent més fort disponible en el mercat. Han substituït altres tipus d'imants en moltes aplicacions en productes moderns que requereixen imants permanents forts, com ara motors en eines sense fils, discs durs i elements de subjecció magnètics.
El neodimi és un metall ferromagnètic (més específicament mostra propietats antiferromagnètiques), el que significa que, com el ferro, es pot magnetitzar per convertir-se en un imant, però la temperatura de Curie (la temperatura per sobre de la qual desapareix el seu ferromagnetisme) és de 19 K (−254 ° C). ), de manera que, en forma pura, el seu magnetisme només apareix a temperatures extremadament baixes. No obstant això, els compostos de neodimi amb metalls de transició com el ferro poden tenir temperatures de Curie molt per sobre de la temperatura ambient, i aquestes s'utilitzen per fer imants de neodimi.
La força dels imants de neodimi es deu a diversos factors. El més important és que l’estructura cristal·lina tetragonal de Nd 2 Fe 14 B té una anisotropia excepcionalment alta d’unimicristal·lí ( H A ~ 7 T - intensitat del camp magnètic H en unitats de A / m davant el moment magnètic en A · m 2 ). Això vol dir que un cristall del material magnetitza preferentment al llarg d’un eix de cristall específic, però és molt difícil magnetitzar-lo en altres direccions. Igual que altres imants, l'aliatge d'imant de neodimi es compon de grans microcristal·lins que estan alineats en un camp magnètic potent durant la fabricació, de manera que els seus eixos magnètics apunten en la mateixa direcció. La resistència de la xarxa cristal·lina a la seva orientació de la magnetització dóna al compost una gran coercitivitat o resistència a la desmagnetització.
L'àtom de neodimi també pot tenir un gran moment dipolar magnètic, ja que té 4 electrons sense aparellar en la seva estructura electrònica en lloc de (de mitjana) 3 en ferro. En un imant, són els electrons sense aparellar, alineats de manera que giren en la mateixa direcció, que genera el camp magnètic. Això dóna al compost Nd 2 Fe 14 B una magnetització d'alta saturació ( J s ~ 1,6 T o 16 kG) i típicament 1,3 teslas. Per tant, com la densitat d’energia màxima és proporcional a J s 2 , aquesta fase magnètica té el potencial d’emmagatzemar grans quantitats d’energia magnètica ( BH max ~ 512 kJ / m 3 o 64 MG · Oe). Aquest valor d’energia magnètica és aproximadament 18 vegades superior als imants "ordinaris" per volum. Aquesta propietat és més alta en els aliatges de NdFeB que en els imants de cobalt de samari (SmCo), que van ser el primer tipus d’imant de terres rares a comercialitzar. A la pràctica, les propietats magnètiques dels imants de neodimi depenen de la composició de l'aliatge, de la microestructura i de la tècnica de fabricació emprada.
L’estructura cristal·lina de Nd 2 Fe 14 B es pot descriure com a capes alternatives d’àtoms de ferro i un compost de neodimi-bor. Els àtoms diamagnètics de bor no contribueixen directament al magnetisme, sinó que milloren la cohesió mitjançant un fort enllaç covalent. El contingut relativament baix de terres rares (12% en volum) i la relativa abundància de neodimi i ferro en comparació amb el samari i el cobalt fa que els imants de neodimi siguin més baixos que els imants de samari-cobalt.