Một nam châm neodymium (còn được gọi là nam châm NdFeB, NIB hoặc Neo), loại nam châm đất hiếm được sử dụng rộng rãi nhất, là một nam châm vĩnh cửu được chế tạo từ một hợp kim của neodymium, sắt và boron để tạo thành cấu trúc tinh thể tứ giác Nd2Fe14B. Được phát triển độc lập vào năm 1982 bởi General Motors và Sumitomo Special Metal, nam châm neodymium là loại nam châm vĩnh cửu mạnh nhất có bán trên thị trường. Họ đã thay thế các loại nam châm khác trong nhiều ứng dụng trong các sản phẩm hiện đại đòi hỏi nam châm vĩnh cửu mạnh, chẳng hạn như động cơ trong các công cụ không dây, ổ đĩa cứng và ốc vít từ tính.
Neodymium là một kim loại có tính sắt từ (cụ thể hơn là nó cho thấy tính chất chống từ tính), có nghĩa là giống như sắt, nó có thể được từ hóa để trở thành một nam châm, nhưng nhiệt độ Curie của nó (nhiệt độ trên đó biến đổi sắt từ của nó biến mất) là 19 K (−254 ° C ), vì vậy ở dạng tinh khiết, từ tính của nó chỉ xuất hiện ở nhiệt độ cực thấp. Tuy nhiên, các hợp chất của neodymium với các kim loại chuyển tiếp như sắt có thể có nhiệt độ Curie cao hơn nhiệt độ phòng và chúng được sử dụng để tạo ra nam châm neodymium.
Sức mạnh của nam châm neodymium là do một số yếu tố. Điều quan trọng nhất là cấu trúc tinh thể tetragonal Nd 2 Fe 14 B có tính dị hướng từ tinh thể đơn cực cao ( H A ~ 7 T - cường độ từ trường H tính theo đơn vị A / m so với momen từ tính trong A · m 2 ). Điều này có nghĩa là một tinh thể của vật liệu được ưu tiên từ hóa dọc theo một trục tinh thể cụ thể nhưng rất khó để từ hóa theo các hướng khác. Giống như các nam châm khác, hợp kim nam châm neodymium bao gồm các hạt vi tinh thể được sắp xếp trong một từ trường mạnh trong quá trình sản xuất để các trục từ của chúng đều cùng hướng. Điện trở của mạng tinh thể để chuyển hướng từ hóa của nó mang lại cho hợp chất có độ cưỡng bức hoặc khả năng chống bị khử từ rất cao.
Nguyên tử neodymium cũng có thể có mômen lưỡng cực từ lớn vì nó có 4 electron chưa ghép cặp trong cấu trúc electron của nó trái ngược với (trung bình) 3 trong sắt. Trong một nam châm, đó là các electron chưa ghép cặp, được sắp xếp sao cho chúng quay cùng hướng, tạo ra từ trường. Điều này mang lại cho hợp chất Nd 2 Fe 14 B có độ từ hóa bão hòa cao ( J s ~ 1.6 T hoặc 16 kG) và thường là 1,3 teslas. Do đó, vì mật độ năng lượng tối đa tỷ lệ thuận với J s 2 , pha từ tính này có khả năng lưu trữ một lượng lớn năng lượng từ tính ( BH max ~ 512 kJ / m 3 hoặc 64 MG · Oe). Giá trị năng lượng từ tính này lớn hơn khoảng 18 lần so với nam châm thông thường của YouTube theo thể tích. Tính chất này trong hợp kim NdFeB cao hơn so với nam châm samarium coban (SmCo), là loại nam châm đất hiếm đầu tiên được thương mại hóa. Trong thực tế, tính chất từ của nam châm neodymium phụ thuộc vào thành phần hợp kim, cấu trúc vi mô và kỹ thuật sản xuất được sử dụng.
Cấu trúc tinh thể Nd 2 Fe 14 B có thể được mô tả như là các lớp nguyên tử sắt xen kẽ và một hợp chất neodymium-boron. Các nguyên tử boron diamag từ không đóng góp trực tiếp vào từ tính nhưng cải thiện sự gắn kết bằng liên kết cộng hóa trị mạnh. Hàm lượng đất hiếm tương đối thấp (12% theo thể tích) và sự phong phú tương đối của neodymium và sắt so với samarium và coban làm cho nam châm neodymium có giá thấp hơn nam châm samarium-coban.