СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НА ОСНОВЕ СПЛАВА РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЙ МЕТАЛЛ-ЖЕЛЕЗО-БОР

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НА ОСНОВЕ СПЛАВА РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЙ МЕТАЛЛ-ЖЕЛЕЗО-БОР



(51) 6 H01F1/032 

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

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

(21) Заявка: 5057692/02 
(22) Дата подачи заявки: 1992.08.05 
(45) Опубликовано: 1995.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Акиока К., Кобаяси О., Ямагана Т. и др. Деформируемость сплавов РЗМ - Fe - В и их магнитные свойства. J. Appl. Phys. 1991, v 69, N 8, Pt 11B, p. 5829-5831. 
(71) Заявитель(и): Шангуров Алексей Викторович; Уймин Михаил Александрович; Логинов Юрий Николаевич; Ермаков Анатолий Егорович; Герасимов Александр Сергеевич 
(72) Автор(ы): Шангуров Алексей Викторович; Уймин Михаил Александрович; Логинов Юрий Николаевич; Ермаков Анатолий Егорович; Герасимов Александр Сергеевич 
(73) Патентообладатель(и): Шангуров Алексей Викторович; Уймин Михаил Александрович; Логинов Юрий Николаевич; Ермаков Анатолий Егорович; Герасимов Александр Сергеевич 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НА ОСНОВЕ СПЛАВА РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЙ МЕТАЛЛ-ЖЕЛЕЗО-БОР 

Сущность изобретения: способ предполагает отливку цилиндрических заготовок, их нагрев, деформацию путем осадки вдоль образующей и последующий отжиг. Осадку ведут при температуре 600 800°С до достижения отношения диаметра заготовки к ее высоте в пределах 12 16. Достигается повышение скорости и производительности процесса. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области металлургии прецизионных сплавов, а точнее к способам производства высококоэрцитивных материалов на основе сплава РЗМ-Fe-B (РЗМ редкоземельный металл, например неодим, празеодим).

Известно, что наиболее высокие значения магнитной энергии получены у материалов на основе сплава РЗМ-Fe-B. Проводятся интенсивные исследования, направленные на создание эффективных промышленных технологий производства магнитов из таких сплавов.

Для получения высоких магнитных характеристик в сплаве этого типа необходимо создание определенной микроструктуры определенного фазового состава. Одним из методов получения такой структуры является закалка металла с высокими скоростями охлаждения. Реально последнее достигается охлаждением частиц расплава с получением порошков или гранул, которые впоследствии компактируют в изделия заданной формы. С целью дальнейшего повышения магнитных характеристик применяют формование изделий в магнитном поле. Это позволяет получить анизотропные магниты с расположением оси легкого намагничивания в заданном направлении.

Недостатком способов, реализующих принцип компактирования порошков, является сложность технологического процесса, обусловленная физико-химическими особенностями сплава: сплав интенсивно окисляется на воздухе даже при комнатной температуре и, если при хранении и переработке слитков окисление происходит лишь по их относительно небольшой поверхности, что легко может быть предотвращено, то для исключения окисления порошков, обладающих чрезвычайно большой суммарной поверхностью, вынуждены разрабатывать специальные меры, предотвращающие этот процесс (например, применение вакуума и защитных сред на всех этапах хранения и переработки). Особенную осторожность вынуждены проявлять при горячей обработке порошков, склонных к самовозгоранию и взрыву.

В качестве прототипа выбран способ получения постоянных магнитов из сплава РЗМ-Fe-B, который предполагает отливку цилиндрических заготовок, их нагрев до 950оС, деформацию при этой температуре путем осадки вдоль образующей и последующий отжиг. Способ отличается тем, что приходится обрабатывать литые заготовки, а не порошковые, что несколько упрощает технологию и улучшает состояние охраны труда и экологии в производстве.

Способ по прототипу позволяет получить магниты с довольно высоким уровнем магнитных характеристик, что обусловлено несколькими факторами: во-первых, при осадке формируется кристаллографическая текстура деформации, т.е. происходит выстраивание осей с основной фазы (являющихся осями легкого намагничивания) вдоль направления сжатия. Это приводит к повышению остаточной индукции Br. Дополнительное увеличение Br имеет место в результате перераспределения фаз в заготовке. Сплавы этого типа содержат, кроме основной ферромагнитной фазы, ряд немагнитных фаз, одна из которых плавится при температуре ниже температуры деформации (ее температура плавления 500-600оС). При горячей деформации происходит выжимание этой фазы к периферии заготовки, в результате чего удельный объем основной ферромагнитной фазы в центре заготовки увеличивается, что и обуславливает в свою очередь дополнительное повышение Br.

Вторым фактором, влияющим уже на коэрцитивную силу Нс является изменение микроструктуры (размер зерен, толщина и состав межзеренных прослоек). Интенсивность выжимания жидкой фазы влияет и на Нс, так как при малом ее количестве может происходить рост зерен при отжиге и нарушении их магнитной изоляции, что приводит к снижению Нс.

Осадку при температуре 950оС и степени деформации 80% в атмосфере аргона удалось осуществить при скоростях деформации 5 10-3 с-1 и менее. При больших скоростях наблюдалось растрескивание сплава, что связано с недостаточной его пластичностью при этой температуре. Достигнута магнитная энергия 280 кДж/м3.

Недостатком прототипа является невысокая производительность процесса получения магнитов, обусловленная низкими скоростями деформации, кроме того, осуществление деформации при высокой температуре вызывает необходимость использования специального оборудования с применением инертной среды.

Сущность изобретения заключается в том, что осадку ведут при температуре 600-800оС до достижения отношения диаметра заготовки к ее высоте в пределах 12-16. Для достижения тех же магнитных характеристик возможно резко снизить температуру деформации, но необходимо контролировать форму конечного изделия, при этом деформация может быть осуществлена при значительно больших скоростях, что приводит к повышению производительности.

Заявляемые параметры позволяют обеспечить физические условия контролируемого выжимания жидкой фазы при более низкой температуре. Таким условием является определенная эпюра напряжений. Известно, что при осадке цилиндрической заготовки вдоль образующей эпюра нормальных напряжений вдоль радиальной координаты имеет куполообразную форму с максимумом в центре заготовки. Уровень напряжений в центре и градиенты напряжений определяются текущим значением отношения диаметра заготовки D к ее высоте Н, сопротивлением деформации и трением. Интенсивность выжимания жидкой фазы из центра к периферии определяется, кроме градиента напряжений разностью вязкостей основной и жидкой фаз, зависящей от температуры деформации. Опытным путем был найден интервал значений D/H, который обеспечивает при температурах 600-800оС оптимальный режим выжимания жидкой фазы.

П р и м е р 1. Выплавляли сплав состава, мас. празеодим 40; В 0,9% железо остальное, отливали слиток диаметром 12 мм длиной 100 мм и нарезали заготовки мерных длин. Заготовки помещали в предварительно разогретую оснастку установки изотермической деформации на базе испытательной машины УМЭ-10ТМ и сдвигали бойки до соприкосновения с торцами заготовок. Производили нагрев заготовок до 700оС, после чего при скорости деформации 2 10-2 с-1 осаживали заготовки до различных отношений диаметра D к высоте Н при поддерживании постоянной степени деформации 80% После осадки и отжига при 950оС в течение 2 ч из полученных дисковых магнитов вырезали образцы для магнитных испытаний, которые проводили на вибромагнитометре, их результаты приведены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что при увеличении D/H Br имеет тенденцию к росту, который прекращается при достижении величины D/H, равной 16. Вместе с тем при превышении D/H значения, равного 16, происходит резкое падение Нс. Для поддержания достаточно высокой Br и сохранения Нс следует признать оптимальным отношение D/H в пределах 12-16. Этот же вывод может быть сделан и из рассмотрения колебаний величины магнитной энергии. Пpи выходе за указанные пределы отношения D/H величина (ВН)макс резко снижается.

П р и м е р 2. При фиксированной величине D/H, равной 16 при прочих тех же условиях осаживали заготовки при различных температурах. Результаты отражены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, при температуре 500оС получены низкие магнитные свойства, что обусловлено слишком низкой температурой, при которой жидкая фаза образуется в недостаточном количестве. Вследствие этого заготовка подвергалась интенсивному трещинообразованию. При температуре 900оС наряду со снижением Br отмечается резкое снижение Нс, что обусловило и низкое значение (ВН)макс. Оптимальным относительно всех магнитных характеристик следует считать температуры в интервале 600-800оС.

П р и м е р 3. Выплавляли сплав состава, мас. неодим 40; В 1; железо остальное, отливали слиток диаметром 12 мм, нарезали заготовки. При температуре 700оС заготовки осаживали до достижения D/H 14 (D 28 мм, Н 2 мм), остальные условия обработки те же, что и в предыдущих примерах. После измерения магнитных свойств получили значения (ВН)макс 200 кДж/м3.

Как видно из рассмотрения всех примеров, при заданных условиях обработки удалось получить магниты с высокими магнитными характеристиками при скорости деформации 2 10-2 с-1, гораздо более высокой, чем в случае прототипа (5 10-3 с-1). Повышение скорости деформации в 4 раза делает возможным такое же повышение производительности. Кроме того, снижение температуры деформации в среднем до 700оС позволило обрабатывать заготовки магнитного сплава без применения защитной атмосферы, что значительно упростило технологический процесс, удешевило оборудование и применяемую оснастку. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ НА ОСНОВЕ СПЛАВА РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЙ МЕТАЛЛ-ЖЕЛЕЗО-БОР, включающий отливку цилиндрических заготовок, нагрев, деформацию путем осадки вдоль образующей и последующий отжиг, отличающийся тем, что осадку ведут при 600 800oС до достижения отношения диаметра заготовки к ее высоте в пределах 12 16.




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