Влияние поверхности на скорость гидрирования
Лабораторные исследования процесса гидрирования высоконеодимого сплава Nd-Fe показали, что скорость и полнота гидрирования определяется наличием активных центров на реакционной поверхности. Поэтому, в одну из задач опытно-промышленных испытаний предлагаемой технологии входило исследование влияния поверхности (размера) кусков лигатуры на скорость процесса гидрирования. Результаты экспериментов графически представлены на рисунке 57 и приведены в таблицах приложения Б. Из рисунка 57 видно, при давлении 2 атм. и температуре 100 оС измельчение лигатуры до поверхности более 120 см2/г практически перестает влиять на скорость процесса гидрирования. Одиночные куски лигатуры размером более 50×50×50 мм, что соответствует S=150 см2, требуют значительно большего времени гидрирования и давления водорода. Извлеченные через 30 минут после начала обработки они содержали непрогидрированную сердцевину, тогда как верхний слой превращался в мелкодисперсный порошок.
Рисунок 57 – Зависимость скорости гидрирования от поверхности кусков лигатуры
Работать с таким материалом технологически неудобно. Поэтому оптимальным для проведения гидридного измельчения является продукт, состоящий из кусков лигатуры диаметром 20-30 мм. (S=12,5…28 см2).
Исследование гидрирования лигатур (Dy,Tb,Pr)-Fe
В технологии получения магнитов методом твердофазного легирования, кроме лигатуры Nd-Fe, используют сплавы, содержащие Dy,Tb,Pr и другие РЗМ. Эти сплавы также не отличаются хрупкостью и метод гидрирования может оказаться выгодным при их измельчении. Для исследований использовались сплавы, состав и количество которых представлены в таблице 9. На рисунке 58 и в приложении Б представлены результаты промышленного измельчения лигатур на основе (Dy,Tb,Nd)-Fe гидрированием.
|
|
|
Из рисунка 58 видно, что с увеличением массы и порядкового номера РЗМ при температуре 100 оС и давлении 2 атм. степень их гидрирования снижается. Это объясняется, на наш взгляд, снижением устойчивости гидридов от Nd к Dy. Кроме того, не подобраны оптимальные условия гидрирования этих материалов.
Рисунок 58 – Зависимость скорости гидрирования от состава лигатур
Однако, скорость гидрирования оказалась достаточно высокой, а полученные продукты достаточно хрупки для того, чтобы рекомендовать данный метод измельчения для всей гаммы РЗМ содержащих сплавов, применяемых в ТФЛ.
В одну из задач опытно-промышленных испытаний входила, также оценка скорости гидрирования быстрозакаленных магнитных сплавов (БЗС) с низким содержанием неодима (около 12 % мас.). Результаты испытаний графически изображены на рисунке 59 и приведены в приложении Б.
|
|
|
Рисунок 59 – Зависимость степени гидрирования быстрозакалённых магнитных сплавов от времени при температуре
Предполагалось, что при получении аморфных порошков магнитных сплавов с низким содержанием неодима, процесс гидрирования будет невозможным или сильно замедленным в температурном интервале от 200оС до 300 оС и давлении водорода 2-3 атм.. Как видно из рисунка, несмотря на низкое содержание неодима, процесс гидрирования при температуре 200 оС и давлении 2 атм. всё-таки имеет место. Однако, как показал микроскопический анализ, затрагивается только внешняя поверхность частиц и степень гидрирования, как показывают расчёты, не превышает 0,02. Это подтверждает высказанный нами ранее механизм гидрирования РЗМ-содержащих сплавов по межзеренной, богатой неодимом фазе. Поэтому, предлагаемый метод неприменим для измельчения низконеодимовых сплавов, в которых отсутствует межфаза, богатая неодимом, таких как БЗС, но не исключает его применение для измельчения сплавов Nd-Fe-B с содержанием неодима менее стехиометрически необходимого, в которых эта фаза присутствует.
На основании результатов исследований при найденных оптимальных условиях была измельчена методом гидрирования опытная партия лигатуры неодим – железо, массой 28 - 30 кг. В процессе её переработки было установлено, что продолжительность одного цикла – измельчение лигатуры Nd-Fe массой 3-5 кг с учетом нагрева и охлаждения реторты, особенно в низкотемпературном режиме (50 оС), составляет не более 1,5 часа, что в три раза меньше чем при измельчении тех же количеств стандартного магнитного сплава Nd-Fe-B. Всего было получено около 30 кг гидрида неодима. Его состав соответствовал составу, представленному в п.2.3.6. Партия была направлена на дальнейшие исследования на СХК.
|
|
|
Таким образом, в результате проведенных операций измельчения высоконеодимовой лигатуры Nd-Fe и ряда других РЗМ-содержащих сплавов в опытно-промышленных условиях установлено, что оптимальными условиями измельчения лигатур являются:
- температура – 50-100 оС;
- давление водорода 2-3 атм.;
- избыток водорода – 100 %;
- размер кусков исходного материала не более 20-30 мм;
- продолжительность гидрирования для достижения степени превра-щения не менее 90%, достаточной для использования измельченного материала при ТФЛ, составляет не менее 30 мин.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 359; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!