ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРИДОВ В ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТОВ
Корректировка химического состава тройного сплава методом твердофазного легирования (ТФЛ)
Штатные магниты, изготовленные из тройных сплавов с содержанием неодима до 33 – 34 %, полученных по внепечной фторидной технологи, имеют относительно низкую коэрцитивную силу и высокие значения остаточной магнитной индукции (рисунок 68,а).
Для получения высокоэнергоемких ПМ с высокими значениями коэрцитивной силы необходимо было скорректировать химический состав этих сплавов полученными порошками гидридов. Для этого была применена бинарная технология (рисунок 50), заключающаяся в спекании смеси порошков сплава Nd2Fe14B стехиометрического состава и порошков гидридов высоконеодимовых сплавов. Суть ее заключалась в том, что, на стадии тонкого помола тройного сплава в определенный момент времени вводили легкоплавкую лигатуру Nd-Fe в виде порошков гидридов с размером частиц 0,5-1 мм.
Этапы корректировки состава NdFeB–магнитов следующие:
1) бракованный слиток отправляют на дробление и измельчение;
2) на стадии измельчения добавляют необходимое количество гидрида лигатуры Nd-Fe в виде (NdH2 + Fe);
3) полученную смесь прессуют и спекают при температуре около ~ 12500С, при этой температуре происходит полное дегидрирование NdH2 и водород удаляется из рабочего объёма; полученный дегидрированием Nd дополняет фактический состав, и участвует в рекомбинации фазы Nd2Fe14B в результате чего получается заготовка постоянного магнита необходимого состава;
|
|
|
4) проводят операцию намагничивания магнита.
Схема процесса изображена на рисунке 60.
Рисунок 60 − Схема корректировки состава NdFeB–магнитов методом твёрдофазного легирования
Методика и материалы. Слитки сплавов измельчали под прессом или в щековой дробилке до размеров 0,5 мм, после чего подвергали вибропомолу в среде этилового спирта. На этапе помола в мельницу добавляли легирующую добавку в виде порошка предварительно измельченной лигатуры или порошка гидрида лигатуры. После помола спирт отделяли от порошка центрифугированием. Полученный порошок сушили и прессовали под давлением 50 МПа в текстурирующем магнитном поле напряженностью 900 кА/м (11,2 кЭ). Призматические и цилиндрические прессовки (см. рисунок 61) спекали в вакууме при остаточном давлении не выше 10 Па в печах СНВЭ при температурах 1060 - 1200°С в течении 1-2 ч.
 |
Рисунок 61 – Размеры опытных магнитов для исследования ТФЛ
Отдельные образцы магнитов для повышения коэрцитивной силы подвергали термообработке при 480-620°С. Спеченные прессовки шлифовали и намагничивали в импульсных полях напряжённостью 5600 кА/м. Магнитные характеристики образцов замеряли на гистерезисографе ЭМ 8-12 в замкнутой магнитной цепи, а также на установке "Меридиан-2".
|
|
|
Исследование влияния твердофазного легирования на свойства магнитов начинали с калибровки мельницы УБ-40. На рисунке 62 представлена зависимость остаточной магнитной индукции и коэрцитивной силы магнита от продолжительности измельчения сплава. Было установлено, что оптимальная продолжительность помола в данном типе мельницы составляет 10 минут.
На рисунках 62-67 представлены результаты операций по определению количества добавок лигатуры различного состава для ТФЛ стандартного сплава Nd-Fe-B.
Рисунок 62 – Зависимость коэрцитивной силы и остаточной магнитной индукции от времени помола
Рисунок 63 – Зависимость коэрцитивной силы и остаточной магнитной индукции от количества лигатуры Dy-Fe
Рисунок 64 – Зависимость коэрцитивной силы и остаточной магнитной индукции от количества лигатуры Dy-Fe-B
Рисунок 65 – Зависимость коэрцитивной силы и остаточной магнитной индукции от количества лигатуры Tb-Fe
Рисунок 66 – Зависимость коэрцитивной силы и остаточной магнитной индукции от количества лигатуры Tb-Nd-Fe-B
Рисунок 67 – Зависимость коэрцитивной силы и остаточной магнитной индукции от количества лигатуры Tb-Fe
|
|
|
Из рисунков 62-67 видно, что добавки лигатуры в металлическом виде на этапе тонкого помола магнитных сплавов влияют преимущественно на коэрцитивную силу магнитов. Значение остаточной магнитной индукции или уменьшается или остается на том же уровне. Это подтверждается, также кривыми размагничивания, представленными на рисунке 68.
Рисунок 68 – Размагничивание магнитов, изготовленных из тройных сплавов (а) - до ТФЛ, (б) – после ТФЛ
Видно, что произошло увеличение коэрцитивной силы в 1,5-3 раза, но вместе с тем уменьшилось и значение остаточной индукции. Это произошло, на наш взгляд, вследствие частичного окисления химически активной лигатуры, ее недомола, в результате чего она выполняла более роль межфазного балласта, чем строительного материала для магнитной фазы.
Совершенно другая картина наблюдается при твердофазном легировании порошками гидридов (рисунок 69). Неокисленные, легко-измельчаемые порошки гидридов оказывают благоприятное влияние, как на коэрцитивную силу, так и на остаточную индукцию. Поэтому, в ходе изготовления опытных магнитов с использование твердофазного легирования стандартных и некондиционных сплавов Nd-Fe-B порошками РЗМ-содержащих лигатур, полученных механическим и гидридным измельчением установлено:
|
|
|
- процесс ТФЛ порошками гидридов является эффективным способом повышения свойств магнитов и корректировки химического состава неконди-ционных магнитных сплавов Nd-Fe-B;
- использование механи-чески измельченных порошков для ТФЛ приводит преимущест-венно к возрастанию коэрцитив-ной силы легированных магнитов, остаточная магнитная индукция при этом или остается прежней или незначительно снижается. В некоторых случаях, особенно при высоком содержании РЗМ в лигатурах (более 80 %), в продуктах измельчения визуально наблюдается наклеп частиц.
Немаловажным, является и то, что технологическим персоналом отмечается простота работы с порошками гидридов лигатуры по сравнению с металлическими. Металлические порошки лигатур – высокоактивны, пирофорны и должны храниться и использоваться исключительно в инертной атмосфере. Порошки же гидридов лишены этих недостатков и их достаточно хранить в сухой герметичной таре. Взвешивать, пересыпать, измельчать, смешивать и транспортировать их можно в открытом виде.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 194; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!