Разделы сайта

Читаемое

Обновления Sep-2017

Промышленность Ижоры -->  Керамические композиционные материалы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 [ 89 ] 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

измельчается до нанометровых размеров, а затем распадается на аморфную фазу и нанокристаллическую фазу a-Fe с размером зерен (d ) I0...15HM. Отжиг деформированных образцов при температурах 500...700 °С приводит к обратной кристаллизации фазы R2Fej4B из продуктов распада с формированием высококоэрцитивной нанокристаллической структуры. Интенсивной пластической деформации был подвергнут аморфный быстрозакаленный сплав состава NdjFcjB. Обнаружено, что в результате ИПДК из аморфной фазы выделилась фаза a-Fe. Таким образом, ИПДК формирует в исходном аморфном и исходном крупнозернистом сплавах схожие структурные состояния.

Метод ИПДК позволяет получить только малые дисковые образцы толщиной около 0,1 мм и диаметром 10 мм, тогда как метод равноканаль-ного углового прессования (РКУП) позволяет получать массивные образцы. Метод РКУП заключается в многократном продавливании массивных цилиндрических заготовок через два канала одного диаметра, пересекающихся под определенным углом Ф - обычно 90° или 110° (рис. 8.7, б).

Исходным материалом для РКУП служили предварительно гомогенизированные при 1000 °С слитки сплавов Prej.j jCuj 5, где х= 16...20. Диаметр исходных слитков был 13 мм, длина - 110 мм.Для предотвращения окисления при горячем РКУП слитки помещались в металлические оболочки. Варьировались температура РКУП (Т), количество циклов РКУП - от 1 до 3, угол Ф оснастки РКУП составлял 110°.

Даже один цикл РКУП при Ф= 110° приводит к измельчению зерна сплава PrjgFeyjBj jCuj 5 более чем в пять раз относительно исходного


!:l>

Рис. 8.7. Схемы интенсивной деформации кручением под высоким давлением (а) и рав-ноканального углового прессования {б): 1 - матрица; 2 - пуансон; 3 - образец

размера - до d 5...1 мкм, и к значительному росту Н. Понижение до 600 °С, увеличение количества циклов приводят к дальнейшему уменьшению размера зерна сплава до d = 3 мкм. Наибольшее значение коэрцитивной силы до 1,5 МА/м (18,25 кЭ) в сплаве PrjoFej jBjCuj 5 достигнуто при трех циклах РКУП при = 600 °С.

Измерения показали, что в результате РКУП формируется некоторая текстура вдоль одного из диаметров образца-цилиндра. Величина лучших образцов сплава PrjoFej jBjCuj 5 после РКУП и отжига достигла О 9 Тл. Можно предположить, что последующая горячая осадка РКУП-образцов позволит дополнительно повысить текстуру и соответственно В

Известно, что РКУП позволяет измельчить зерно в различных металлах и сплавах до d.= 1...0,5 мкм, и возможно, в перспективе удастся методом РКУП еще сильнее измельчить и структуру сплавов R-Fe-B, и еще более повысить их гистерезисные характеристики. Методом РКУП возможно получение заготовок большого масштаба. Уже сейчас имеется оснастка и опыт получения, например, РКУП образцов Ti диаметром до 60 мм, длиной до 200 мм. Таким образом, метод РКУП может иметь коммерческий интерес для получения R-Fe-B-магнитов.

Нитриды соединений РЗМ как перспективные материалы для постоянных магнитов

Появление соединения Nd2Fe,4B резко расширило поиск новых материалов для постоянных магнитов не только в виде различных композиций РЗМ-переходные металлы, но и в виде фаз внедрения на базе этих соединений. В настоящее время уже исследовано большое количество различных фаз внедрения, что позволяет сделать общие выводы. Углерод в данньгх соединениях является аналогом бора, но, как правило, снижает магнитные характеристики соединения, уменьшая намагниченность насыщения и поле анизотропии. Водород тоже снижает магнитные характеристики материалов. Поэтому большое внимание сейчас уделяется соединениям с азотом. Здесь следует остановиться на одной особенности соединений с азотом. Атомы азота, имея несферическую форму электронных оболочек, очень существенно влияют на магнитную кристаллическую анизотропию соединений. Этот факт важен для соединений РЗМ с железом, так как в этих соединениях чаще всего реализуется плоская анизотропия, т. е. направления легкого намагничивания лежат в плоскости, в результате чего такой материал не представляется перспективным для изготовления постоянных магнитов. Введение в соединение азота приводит к возникновению одноосной магнитной кри-



сталлической анизотропии. Примером такого влияния азота является соединение SmjFciy. Соединение SnajFcj имеет ромбоэдрическую крис-таштическую структуру типа ThjZn, с параметрами кристаллической решетки в гексагональных осях: о = 0,8534 нм, с= 1,243 нм, с/о = 1,457 Температура Кюри соединения по различным источникам составляет 353...383 К, намагниченность насыщения 1,0 Тл. Магнитная кристаллическая анизотропия носит плоскостной характер. Введение азота до соотношения Sm2Fei7N3 g (5 колеблется от 0,2 до 0,4) сохраняет кристаллическую решетку, увеличивая ее тетрагональность, повышает температуру Кюри до 753 К и намагниченность насыщения до 1,5 Тл. Кроме того, увеличение тетрагональности решетки приводит к появлению одноосной магнитной кристаллической анизотропии с полем анизотропии приблизительно 80 кЭ. Таким образом, получаемый нитрид уже является перспективным материалом для изготовления из него постоянных магнитов. Из литературы известна следующая технология получения постоянных магнитов из этого соединения [4]. Порошок соединения SmjFcj насыщают газообразным азотом при температуре 620...650°С под давлением около 100 кПа. При этом идет следующая реакция азотирования:

2Sm2Fei7 + (3 - 5)N2 2Sm2Fei7N3 g.

Возникающая нитридная фаза метастабильна и при нафеве выше 720 °С распадается по реакции Sm2Fej7N3 -> 2SmN + Fe4N + 13Fe. Однако эта реакция подавляется при низких температурах из-за малой диффузионной .подвижности атомов железа.

В литературе имеются сведения, что порошок перед азотированием измельчают, используя HDDR-процесс. После азотирования дальнейший технологический процесс получения магнитов состоит из дополнительного измельчения, повышающего коэрцитивную силу, текстурования порошка в магнитном поле и закрепления в связующем веществе. В качестве последнего часто используется цинк. Промышленной технологии в настоящее время нет, но лабораторные образцы достигают следующего уровня свойств: - до 2,3 МА/м (29,32 кЭ), fi до 0,77 Тл, max 102кДж/м. Текстурирование несущественно повышает остаточную индукцию, что остается сложной технической проблемой.

В последнее время много внимания уделяется изучению магнитных свойств нифидов соединений, имеющих стехиомефию RFe,2 (Ti, Мо), и R3Fe29 (V, Сг, Ti)N, в этих формулах х меняется от 2,0 до 4,0; у -от 3,0 до 4,3; R - редкоземельный металл.

В рамках раздела Магнитные и сверхпроводящие материалы в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана осуществлялась работа по проекту Повышение эксплуатационных свойств магнитных функциональных материалов при газобарическом легировании (руководители - проф., д. т. н. B.C. Крапошин, к. т. н. А.В. Омельчен-ко), ориентированному на новое технологическое решение получения нифидов Sm2Fei7. Целью исследования явилось изучение сфуктуры и магнитных свойств нитридов Sm2Fe,7, полученных с использованием метода газобарического азотирования, определение оптимальных параметров синтеза и изучение влияния размеров частиц на магнитные характеристики синтезированных нитридов. Азотирование порошков Sm2Fe(7 осуществляли изобарно-изотермическим отжигом в атмосфере молекулярного азота при фиксированных давлениях из интервала 20,0... 120,0 МПа и температурах 300...600°С. Время азотирования от 10 мин до 1ч.

Обнаружено, что при газобарическом азотировании соединения SmjFejy в образцах с высоким содержанием азота реализуются две температуры Кюри: Г2 = 753 ± 10 К и Г, = 453 ± 10 К. Высказано предположение, что это обусловлено существованием фаз с разными позициями азота в решетке SmjFe,. Нифид Sm2Fei7N25 стабилен в интервале температур 120...330°С при последовательном нафеве без вьщержки до заданной температуры.

Порошки образцов, содержащие наибольшее количество азота, бьши подвергнуты дополнительному измельчению, что привело к увеличению коэрцитивной силы порошка до 76кА/м. Дальнейшее уменьшение размеров частиц дает значительное увеличение коэрцитивной силы. Так, после дополнительного измельчения коэрцитивная сила возросла до 570кА/м (7,2 кЭ).

Пленочные постоянные магниты

Перспективное направление, заключающееся в получении магнитотвердых пленок, характеризуется возможностью расширения диапазонов получения и применения готовой продукции. Миниатюризация постоянного магнита позволяет уменьшить приборное или исполнительное устройство, основой которого является постоянный магнит. Первые попытки получить постоянные магниты пленочной конфигурации относятся к 1990-м годам, когда ионно-плазменным напьшением бьши получены пленки SmCoj. Использование полученных пленок бьшо офа-ничено отсутствием у них кристаллической текстуры. Основная техническая проблема пленочного магнита состоит в том, что необходимо



получить достаточно интенсивное магнитное поле в направлении, перпендикулярном плоскости пленки. Такое геометрическое соотношение между направлением вектора намагниченности и минимальным размером (толшиной) пленки является энергетически очень невыгодным. Размагничивающее поле пленки, возникающее из-за наличия на поверхности магнитных зарядов, как бы разворачивает силовые линии магнитного поля в плоскость пленки и составляющая поля в направлении, перпендикулярном плоскости пленки, мала. Преодолеть эту ситуацию можно, только создав в пленке кристаллическую текстуру, при которой оси легкого намагничивания кристаллитов будут направлены перпендикулярно плоскости пленки. Кроме того, необходимо обеспечить в кристаллитах высокое значение коэрцитивной силы для противостояния перемагничиванию под воздействием размагничивающих полей. Этим требованиям удовлетворяет соединение NdjFejB, которое склонно к образованию направленной кристаллической текстуры при затвердевании и обладает высоким значением магнитной кристаллической анизотропии.

В проекте Постоянные пленочные магниты на основе сплава Nd-Fe-B , выполняемом в Московском государственном институте стали и сплавов (руководитель - проф., д. ф.-м. н. А.С.Лилеев), методом ионно-плазменного распьшения получены магнитотвердые пленочные магниты толщиной 30...300мкм с магнитной энергией до 35 МГс-Э. Найдены оптимальные условия напьшения. Разработана технология получения пленок с кристаллической текстурой, перпендикулярной плоскости пленки, со свойствами: jH = 23,7 кЭ, = 10,1 кГс и {ВЮах = 25,5 МГс Э, и изотропных магнитотвердых пленок, обладающих jH = 30 кЭ, В = 6,3 кГс и (ВН) = 12 МГс Э. Изучено влияние температуры подложки при на-пьшении и режимов отжига на магнитные свойства и текстуру получаемых пленок. Определен интервал температур напыления и отжига пленок, при которых формируется кристаллическая текстура в пленках, когда ось с перпендикулярна плоскости пленки.

В работе установлено, что в зависимости от температуры подложки, температуры отжига и времени отжига используемым методом напыления можно получать как текстурованные, так и нетекстурованные пленки с коэрцитивной силой у последних до 30 кЭ. В отличие от ранних работ, в которых большие значения коэрцитивной силы пленок достигаются при длительных выдержках при температуре отжига, в настоящей работе показано, что jH. > 28 кЭ может быть получена при кратковременном (менее минуты) отжиге при = 5А0°С.

Проведено моделирование петель гистерезиса для ансамбля частиц, имитирующего пленку. Показано, что размеры частиц пленки составляют сотни нанометров и являются однодоменными. Проведено сравнение гистерезисных характеристик магнито-твердого пленочного магнита и спеченных магнитов на основе соединения Nd2Fe]4B в интервале температур от 4,2 до 293 К. Установлен однотипный для пленочных и спеченньис магнитов характер изменения намагниченности от размагничивающего поля при различных температурах, который обусловлен наличием спинориентационного перехода в соединении Nd2Fej4B и несовершенством кристаллической текстуры в исследуемых магнитах.

Основываясь на магнитных и технических свойствах пленок, было предложено их использование в двух приборах; рекламно-информационном, управляемом магнитосенсорами, мультипликаторе (РУММ) и управляемом магнитосенсорами носителе информации картотечном (УНИ), а также для плоского микродвигателя. Получены свидетельства на полезную модель. ,.

8.2. НОВЫЕ МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Основные характеристики магнитомягких материалов

Магнитомягкими материалами называются ферромагнетики, легко (в малых магнитных полях) намагничивающиеся и перемагничи-вающиеся, т. е. обладающие высокой магнитной проницаемостью р. и низкой коэрцитивной силой Яр. Количественным критерием отнесения ферромагнетика к магнитомягкому материалу является условие малой коэрцитивной силы: Я(,<4кА/м (50 Э).

История разработки магнитомягких материалов шла параллельно с развитием электротехники и электроники. Изобретение новых устройств в области производства, передачи, распределения электрической энергии, а также в области накопления, передачи и обработки информации с помощью электрических сигналов создавало необходимость изучения новых магнитомягких материалов, создания и совершенствования технологии их получения. И наоборот, открытие материалов с более высоким уровнем магнитных свойств зачастую приводило не только к улуч-

А. с. Лилеев, А. А. Парилов Управляемый магнитосенсором носитель информации карточный- Свидетельство на полезную модель № 22577 от 06.08.2001; А. С. Лилеев, А.А. Парилов Рекламно-информационный управляемый магнитосенсорами мультипликатор: Заявка на патент № 2001126012 от 24.09.2001.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 [ 89 ] 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка