Войти  |  Регистрация
Авторизация

Магнитно-быстрозакаленные сплавы



Мелкозернистая структура быстрозакаленных микрокристаллических сплавов, которая является недостатком магнитно-мягких материалов, благоприятна для магнитнотвердых материалов.
Относительно недавно двумя способами (закалка из жидкой фазы и обычная порошковая металлургия) была получена одна и та же магнитно-твердая фаза Fe14Nd2B. По своим свойствам постоянные магниты из этого сплава превосходят известные магнитно-твердые материалы на основе сплавов Co—Sm. Кроме того, новый сплав оказался и несколько дешевле. Другие сплавы типа переходный металл — РЗМ — В (например, Fe78Pr15B7, Fe75-81Tb1-6B16) после быстрой закалки и последующего отжига также обладают отличными магнитнотвердыми свойствами. Фаза Fe14Nd2B является равновесной и имеет тетрагональную кристаллическую структуру, относящуюся к структурному классу CaCu5 и SmCo5. Индукция насыщения этой фазы Bss>1,3 Тл. Постоянная кристаллической анизотропии KI весьма велика. Как следствие, у этой фазы удается получить наивысшие значения (ВН)mаx ≥ 112 Дж/м3 и Hc ≥15 кА/см, Ожидается, что в дальнейшем можно достичь еще более высоких показателей. Чрезвычайно важно при проведении быстрой закалки расплава тщательно контролировать процесс кристаллизации. Необходима фиксация лишь одной фазы (в данном случае магнитно-твердой) с оптимальным размером зерна.
Магнитно-быстрозакаленные сплавы

Магнитная твердость быстрозакаленных сплавов Fe—Nd(Pr, Tb) — В является типичным примером чувствительности свойств к скорости охлаждения. Связанная с размером зерна коэрцитивная сила повышается при увеличении скорости охлаждения, поскольку уменьшается размер зерна.
Высококачественный материал для постоянных магнитов получается при использовании неоднородного магнитного поля большой напряженности и индукции насыщения фазы Fe14Nd2B. Для его получения с успехом используют два технологических метода: быструю закалку расплава и обычную порошковую металлургию. Наиболее впечатляющим различием между полученными магнитами является различие в оптимальной величине зерна. Порошковые магниты обычно имеют зерна Ø = 3/10 мкм, а магниты из быстрозакаленных сплавов — 20—80 нм. Получение магнитной текстуры (ориентация оси легкого намагничивания) является обычной операцией в производстве порошковых магнитов. Она обеспечивается ориентацией порошковых частиц в магнитном поле во время холодного прессования. Быстрозакаленные ленты обнаруживают незначительную магнитную текстуру только у внутренних поверхностей лент. Однако одноосное прессование, например с деформацией на 50% после начального прессования в матрице, создает направление предпочтительного намагничивания параллельно направлению прессования. Петли гистерезиса полученных этим путем магнитов похожи на гистерезисные петли порошковых магнитов, но у магнитов из быстрозакаленных сплавов меньше температурный коэффициент. Кривые размагничивания при комнатной температуре компактного и одноосно отпрессованного магнита из быстрозакаленных лент в направлениях параллельно и перпендикулярно направлению прессования показаны на рис. 83. При помощи описанной технологии были достигнуты значения энергии до 320 кДж/м3: они сравнимы со значениями энергии порошковых магнитов.
Магнитно-быстрозакаленные сплавы

Наивысшая магнитная твердость быстрозакаленных лент достигается при оптимальной скорости охлаждения (линейная скорость вращения закалочного валка — 20 м/с), обеспечивающей размер зерен фазы Fe14Nd2B, равный 20—80 нм (рис. 84). Хорошие свойства можно также получить при помощи закалки со сверхкритической скоростью на аморфное состояние и последующего изотермического отжига на магнитную кристаллическую фазу (рис. 85). Коэрцитивная сила достигает максимума при температуре отжига порядка 700°С, что связано с получением определенного размера зерен (10—30 нм). Интересно отметить, что в обоих сплавах (с разным составом и с paзличными РЗМ) оптимальным является приблизительно один и тот же размер зерна. Полученный результат указывает, что при определенных условиях значение не может определяться микроструктурой сплава. Максимальная коэрцитивная сила наблюдается при равенстве размера зерна размеру единичного домена. Согласно этой точке зрения, уменьшение Нc при закалке с меньшими или большими скоростями охлаждения связано с полидоменной структурой или сверхпарамагнитным поведением, соответственно. Однако теоретически рассчитанный размер единичного домена фазы Fe14Nd2B (0,3 мкм) противоречит этой интерпретации. Уменьшение коэрцитивной силы при закалке с меньшими скоростями или отжиге весьма примечательно, так как в этих случаях размер зерна много меньше, чем у порошковых магнитов, на которых получают высокую коэрцитивность.
Диаграмма температура — время — степень превращения полезна при оценке влияния некоторых параметров быстрой закалки (кристаллизации) на структурные и магнитные характеристики получаемых сплавов (рис. 86). Из диаграммы следует, что процесс кристаллизации переохлажденной магнитно-мягкой фазы конкурирует с кристаллизацией магнитно-твердой фазы при повышенных температурах и относительно малых скоростях охлаждения. Далее, размер зерна образующейся фазы уменьшается с повышением скорости охлаждения и с уменьшением температуры последующего отжига. Таким образом, достижение оптимальных магнитных характеристик быстрозакаленных сплавов тесно связано с параметрами процесса их получения.
Магнитно-быстрозакаленные сплавы

Границы зерен в порошковых магнитах отлично противостоят распространению намагничивания от зерна к зерну, когда немагнитный богатый неодимом слой окружает зерна, т. е. когда химический состав сплава находится внутри фазового треугольника Fe14Nd2B — Fe4NdB4 — Nd. Так как химические составы быстрозакаленных сплавов Fe — Nd — В обычно находятся за пределами этого фазового треугольника (как и составы, указанные на рис. 84 и 85), следует ожидать, что кристаллизация не приведет к образованию пограничных прослоек, которые сильно тормозят распространение намагничивания, Кроме того, была показана кристаллизация магнитно-мягкой фазы. Никакого пережога быстрозакаленных сплавов, химический состав которых находится внутри указанного фазового треугольника, не наблюдается. Это однозначно исключает объяснение на основе полидоменной структуры отдельных зерен. Таким образом, при изменении состава сплавов чувствительность этих быстрозакаленных магнитно-твердых сплавов к параметрам процесса их получения может быть значительно понижена, что упрощает организацию промышленного производства. Выбор метода получения этих магнитно-твердых материалов (быстрая закалка или технология порошковой металлургии) в каждом отдельном случае определяется технической пригодностью метода и экономическими соображениями.
Использование методов быстрой закалки применительно к задаче получения магнитных материалов перспективно в целом ряде отношений. Видимо, изменением состава сплавов и Их структуры удастся и дальше улучшать характеристики как аморфных, так и кристаллических материалов.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent