СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗО - РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ - БОР

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗО - РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ - БОР


RU (11) 2025508 (13) C1

(51) 5 C21D8/12, H01F1/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5028417/02 
(22) Дата подачи заявки: 1992.02.21 
(45) Опубликовано: 1994.12.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Заявка Японии N 69-171205, кл. H 01F 1/04, 1989. Заявка Японии N 64-171206, кл. H 01F 1/04, 1989. 
(71) Заявитель(и): Институт проблем сверхпластичности металлов РАН 
(72) Автор(ы): Столяров В.В.; Салимгареев Х.Ш.; Рудницкий Ю.В.; Расстегаев В.С.; Шарифьянов Ф.Ш. 
(73) Патентообладатель(и): Институт проблем сверхпластичности металлов РАН 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗО - РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ - БОР 

Использование: в машиностроительной, авиационной и электронной промышленности. Сущность изобретения: слиток магнита системы железо-редкоземельный элемент-бор, полученный направленной кристаллизацией, покрывают оболочкой, в частности из немагнитных материалов типа сплава OXI8HIOT. Заготовку с температурой порядка 1000°С прокатывают за несколько проходов. Прокатку начинают сначала в направлении, перпендикулярном к направлению расположения кристаллов, и затем на следующем этапе прокатки в направлении, параллельном расположению кристаллов. Схема деформации на последнем этапе аналогична схеме первого этапа. Процесс ведут до достижения общей степени деформации 60 - 90%. Далее заготовку подвергают термообработке при Hc 12 кЭ в течение 24 ч и охлаждают в постоянном магнитном поле с напряженностью не менее 10 кЭ, причем в интервале 400 - 200°С со скоростью 10 - 20°С/мин. Свойства магнита: Hc 12 кЭ , Вг= 1,1-1,2 Tл , (BН)max= 35-40 MГcЭ , коэффициент магнитной анизотропии 4,0 - 3,5. 3 з.п. ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способу получения постоянных магнитов путем горячей пластической деформации, и может быть использовано в машиностроительной, авиационной и электронной промышленности.

Известен способ изготовления постоянного магнита, в состав которого входит по меньшей мере один редкоземельный элемент, железо и бор. Заготовку деформируют при температуре более 500оС при скорости деформации, равной d /dt 10-4 с-1, где - логарифмическая деформация; t - время. Из заготовки, прошедшей термообработку, формируют постоянный магнит путем прокатки при 1000оС, который подвергают отжигу. Способ позволяет получить постоянные магниты из сплавов системы железо-неодим-бор-алюминий или железо-празеодим-бор-медь с магнитной энергией (ВН)мах = МГсЭ. Технология не предусматривает использования оболочки, что приводит к тому, что магнит получается низкого качества.

Известен способ изготовления магнитов, в состав которого входят железо, редкоземельный элемент, бор. Слиток в форме параллелепипеда нагревают до 900оС, прокатывают в стане с разными окружными скоростями и подвергают термообработке при температуре выше 900оС в течение 30 мин. После термообработки полученную заготовку охлаждают воздухом до температуры 770оС и прокатывают вторично, затем охлаждают до 650оС в капельном тумане со скоростью 110оС/мин и в печи до комнатной температуры со скоростью порядка 5оС/мин. Магнитная энергия (ВН)мах 28 МГсЭ. Увеличение дробности прокатки по сравнению с аналогом и использование промежуточных отжигов позволяет уменьшить количество трещин и размер кристаллитов, что повышает Нс. Но в силу неоднородности деформации по сечению заготовки не удается существенно повысить степень магнитной анизотропии, что в свою очередь приводит к уровню (ВН)мах 28 МГсЭ.

Наиболее близким решением к заявленному является способ изготовления магнитов системы железо-редкоземельный элемент-бор. Слиток в форме прямоугольного параллелепипеда нагревают и прокатывают при температуре 900оС, процесс горячей прокатки повторяют трижды, чередуя ее термообработкой при 1000оС в течение 30 мин. Конечную термообработку проводят при 850оС в течение 2 ч. Горячая обработка способствует получению мелкозернистых кристаллов и росту кристаллических зерен, что улучшает ориентацию осей, повышает ориентацию осей и повышает магнитные характеристики. Несмотря на повышение дробности деформации, способ-прототип позволяет повысить только Нс, однако величина остаточной индукции Вr при этом растет слабо, т.к. процесс разворота кристаллов и их ориентирования в нужном направлении недостаточно активен. В результате (ВН)мах 30 МГс.Э.

Как следует из приведенных данных, известные способы не дают возможности достичь высокой степени анизотропии, которая требуется для достижения более высоких значений магнитной энергии (ВН)мах.

Поставлена задача повысить степень анизотропии в магнитах при сохранении уровня гистерезисных свойств, которая решается предлагаемым способом.

Способ изготовления постоянных магнитов системы железо-редкоземельный элемент-бор включает покрытие оболочкой слитка, полученного методом направленной кристаллизации, горячую прокатку при температуре с термообработкой и последующим охлаждением полученной заготовки в магнитном поле. Прокатку сначала в направлении, перпендикулярном к направлению расположения кристаллов, затем после термообработки направление прокатки меняют на угол, кратный 90о. Чередование прокатки с термообработкой проводят до достижения степени деформации 60-95%, причем завершают процесс прокатки в направлении, аналогичном направлению прокатки на первой стадии. Обработанная таким способом заготовка проходит термообработку и охлаждение в магнитном поле с напряженностью не менее 10 кЭ. Постоянные магниты системы бор-редкоземельный элемент-бор предпочтительно могут содержать в качестве редкоземельных элементов празеодим, неодим, пролетий, самарий, тербий, диспрозий.

Постоянные магниты, как правило, имеют легирующие элементы, например алюминий, медь, гафний, кобальт. Они могут содержать в себе и другие элементы, которые являются постоянными примесями. В качестве оболочки для слитка используют немагнитные материалы, которые отвечают требованию 0,3 0,2o /0,2с, где 0,2o и 0,2с - условные пределы текучести материала оболочки и сплава при температуре деформации. Таким требованиям отвечают сплавы типа 0Х18Н10Т или Л С59.

Температура заготовки в момент начала прокатки составляет 1000-650оС и к концу прокатки снижается до 90-600оС.

После каждой стадии прокатки, на которой достигается степень деформации порядка 20. ..30%, производят нагрев до температуры начала прокатки. После завершающей стадии прокатки заготовку подвергают термообработке при температуре 1000+10оС в течение 20...24 ч. Обработанную заготовку охлаждают со средней скоростью 10...20оС/мин в магнитном поле, но целесообразно магнитное поле поддерживать в интервале температур 400...200оС.

Предлагаемый способ промышленно применим, т.к. предусматривает использование существующего серийного оборудования, например печей марки KS-400/10 стана КДУ1НИИМТ.

Существенными отличительными признаками являются схема деформации и использование магнитного поля в процессе охлаждения.

П р и м е р 1. Образец размерами 15 х x15 х 30 мм сплава состава Рr17Fe76,5 Cu1,5B5, полученный методом направленной кристаллизации, помещали в стальную оболочку, внутренний диаметр 18, наружный диаметр 19 и длина 110 мм, внутрь трубы также засыпалось защитно-смазочное покрытие ЭВТ-24, после чего концы трубы заваривались.

Приготовленный таким образом образец нагревают в печи KS-400/10 до температуры 1000оС в течение 15 мин.

Нагретый образец помещали между валками прокатного стана КДУ1НИИМТ таким образом, что направление прокатки перпендикулярно направлению кристаллизации. Прокатывают со степенью деформации 30%. Второй проход осуществляют после предварительного подогрева до 1000оС и выдержки в течение 10 мин во взаимно перпендикулярном направлении первому проходу со степенью деформации 30% . Направление прокатки совпадает по направлению с первой, которая осуществляется после предварительного подогрева до 1000оС. Полученный таким образом пруток разрезался на образцы, которые имели следующие магнитные свойства:

Нс = 12 кЭ,

Br 1,1 - 1,2 Тл,

(ВН)мах 35 - 40 МГсЭ.

Коэффициент магнитной анизотропии 4,0.

В интервале температур 400. ..200оС включают магнитное поле с напряженностью 10 кЭ и охлаждают со скоростью 10оС/мин.

Аналогично примеру 1 проводят обработку сплава, содержащего другие редкоземельные элементы и сплавы с легирующими элементами. Данные приведены в таблице.

Предлагаемый процесс изготовления постоянных магнитов технологически прост, позволяет улучшить магнитные и эксплуатационные характеристики (коррозионная стойкость, прочность, обрабатываемость) постоянных магнитов системы железо-редкоземельный элемент-бор, кроме того, это единственный способ получения длинномерных изделий малого сечения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗО - РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ - БОР путем многократной горячей прокатки слитка, чередующейся с термообработкой, и последующего охлаждения, отличающийся тем, что слиток получают методом направленной кристаллизации, покрывают его оболочкой из материала, удовлетворяющего требованию

0,3 0,2o / 0,2c ,

где 0,2o и 0,2c - условные пределы текучести материала оболочки и сплава при температуре деформации,

прокатку сначала осуществляют в направлении, перпендикулярном к направлению расположения кристаллов, меняя затем ее направление на угол, кратный 90o, при этом общая степень деформации составляет 60-95%, причем заканчивают процесс прокатки в направлении, аналогичном первоначальному, охлаждение осуществляют в магнитном поле.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала оболочки используют немагнитные материалы типа ОХ18Н10Т или ЛС-59, а охлаждение ведут в постоянном магнитном поле с напряженностью не менее 10 кЭ в интервале температур 400-200oС, скорость охлаждения при этом составляет 10-20oС/мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве редкоземельных металлов используют празеодим, прометий, самарий, тербий, диспрозий.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что магнит системы железо-редкоземельные метаны-бор дополнительно содержит алюминий и/или медь, и/или галлий.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru