Магниты Nd–Fе–B с наноразмерной структурой

Abstract

Анализ существующих постоянных магнитов показал эффективность и перспективность применения магнитов на основе сплава Nd-Fe-B. Для получения максимальных значений магнитных свойств структуре магнита необходимо придать нанокристаллическое строение, которое можно получить как при твердом состоянии, так и при сверхбыстрой закалке из расплава. Рассмотрены современные технологии получения микрокристаллической структуры в объеме сплава Nd-Fe-B: способ циклического гидрирования-дегидрирования HDDR (hydrogenation disproportionation desorption recombination Е гидрирование, диспропорционирование, десорбция, рекомбинация); механическое измельчение в мельницах с образованием нанопорошков заданной фазы; сверхбыстрая закалка из жидкого состояния с получением лент и чешуек. Показано, что большую перспективу имеют способы сверхбыстрой закалки расплава из жидкого состояния, которые обусловлены высокими значениями производительности и магнитных свойств. Наличие аморфной структуры делает этот вид материалов более технологичным, поскольку позволяет в процессе спекания и отжига получать магнит с заданным размером зерна. Еще одним преимуществом быстрозакаленных сплавов, полученных из жидкого состояния, является однородность и гомогенность расплава. Однако высокий уровень химической активности компонентов сплава и многостадийность обработки являются причинами загрязнения и снижения магнитных свойств конечного продукта. Проблема загрязнения расплава при сверхбыстрой закалке может быть решена с помощью разработанной в Институте электросварки им. Е. О. Патона технологии диспергирования расплава при индукционной плавке в секционном кристаллизаторе. Она позволяет получать высокочистые прецизионные сплавы в аморфном и микрокристаллическом состоянии в виде чешуек.

Analysis of currently available permanent magnets showed the effectiveness and prospects for application of magnets based on Nd-Fe-B alloy. To obtain maximum values of magnetic properties, magnet structure should be made nanocrystalline, which can be achieved both in the solid state and at superfast quenching of the melt. Modern technologies of producing microcrystalline structure in the volume of Nd-Fe-B alloy are considered: method of cyclic hydrogenation-dehydrogenation HDDR (hydrogenation, disproportionation, desorption, recombination); mechanical crushing in mills with formation of nanopowders of the specified phase; superfast quenching from the molten state, producing strips and flakes. It is shown that the methods of superfast quenching of the melt from the liquid state are highly promising, which is due to high values of efficiency and magnetic properties. Presence of amorphous structure makes this kind of materials more readily adaptable to fabrication, as it allows producing a magnet with specified grain size during sintering and annealing. Another advantage of fast-quenched alloys produced from the liquid state, is melt uniformity and homogeneity. However, high level of alloy component chemical activity, and multistage nature of treatment are the causes for contamination and lowering of magnetic properties of the final product. Problem of melt contamination at superfast quenching can be solved by application of developed at PWI technology of melt dispersion at induction melting in a sectioned mould. It allows producing high-purity precision alloys in the amorphous and monocrystalline state in the flake form.