Влияние зернограничного фазового перехода смачивания границ зерен на микроструктуру редкоземельных постоянных магнитов на основе сплавов системы Nd-Fe-B
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
В·необеспечения "Терапевтические" средства Магнитные захваты Насосы Электромоторы Серводвигатели Генераторы Муфты и подшипники Подвесы Сепараторы Инструмент Рисунок 3 - Примеры применения постоянных магнитов Nd-Fe-B
Для иллюстрации вышесказанного, на рисунке 3 представлен перечень примеров применения магнитов Nd-Fe-B. Как следует из анализа данных, приведённых на рисунке 3, отмеченный рост связан в первую очередь с тем, что рынок персональных компьютеров и оргтехники претерпел революционный подъём. Это породило соответствующий спрос, например, на высокоэнергетические магниты для приводов позиционирования головок жёстких дисков с низкоинерционными подвижными катушками, работающими по принципу динамиков, и получивших название двигатели со звуковыми катушками, изображенные на рисунке 4, а также на магниты для двигателей периферийных устройств компьютеров и оргтехники.
Кроме того, постоянно появляются всё новые и новые области применения магнитов этого типа. Например, в двигателях постоянного тока и разного рода приборах и устройствах автомобилей. Динамично развивающейся областью применения высокоэнергетических постоянных магнитов является рынок линейных двигателей для робототехники, высокомоментных двигателей, а также системы защиты от микроволнового излучения современных радиотелефонов. Более того, в связи с повсеместной борьбой за экономию и повышение эффективности использования электрической энергии, прогнозируется активное использование магнитов Nd-Fe-B в посудомоечных машинах, кухонный комбайнах, холодильниках, других бытовых приборах.
Рисунок 4 - Привод позиционирования головок жёстких дисков с низкоинерционными подвижными катушками, работающий по принципу динамиков, и получивший название "двигатель со звуковыми катушками" (частично разобран - магнитная система сдвинута с подвижной плоской катушки влево, видны отверстия для её крепления).
Кроме того, постоянно появляются всё новые и новые области применения магнитов этого типа, например, в двигателях постоянного тока и разного рода приборах и устройствах автомобилей. Динамично развивающейся областью применения высокоэнергетических постоянных магнитов является рынок линейных двигателей и серводвигателей для робототехники, высокомоментных двигателей, а также системы защиты от микроволнового излучения современных рашение эффективности использования электрической энергии.
Одновременно с развитием потребления магнитов Nd-Fe-B, к ним предъявляются всё более жёсткие требования в плане эксплуатационных характеристик. Например, при использовании в разного рода электродвигателях, стартерах и генераторах рабочая температура магнитов должна достигать 180 оС, чего невозможно добиться без замены значительной части Nd на более дорогостоящий Dy и сопровождается существенным повышением цены магнитов. С другой стороны, проблемы миниатюризации устройств с постоянными магнитами выдвигают на первый план проблемы промышленного освоения и серийного выпуска магнитов с энергией 55 МГсЭ. Для магнитов со связкой на основе сплавов системы Nd-Fe-B критическими параметрами являются взаимодействие частиц наполнителя между собой, плотность, взаимодействие магнитного порошка-наполнителя со связкой, что весьма важно для их эксплуатации, например, в потенциально агрессивных средах [31].
1.4 Характеристики магнитных сплавов системы Nd-Fe-B
Соединение Nd2Fe14B имеет тетрагональную кристаллическую структуру, элементарная ячейка которой схематично представлена на рисунке 5. Фаза Nd2Fe14B относится к пространственной группе Р42/mnm и содержит 68 атомов в элементарной ячейке. Причем, атомы железа в решетке занимают шесть неэквивалентных позиций, а атомы неодима - две неэквивалентные позиции.
Рисунок 5 - Кристаллическая решетка соединения Nd2Fe14B
Параметры тетрагональной кристаллической решетки Nd2Fe14B составляют: а = 0,881 нм, с = 0,122 нм.
На рисунке 6 показана диаграмма состояния системы Nd-Fe-B при 900 С.
Рисунок 6 - Тройная диаграмма Nd-Fe-B при 900 С
Эта система характеризуется наличием трех стабильных тройных соединений: Nd2Fe14B (Т1), NdFe4B4 (Т2), Nd5Fe2B6 (Т3). Интерметаллическое соединение Nd2Fe14B образуется по перитектической реакции L + gFe = Nd2Fe14B при 1453 К (где фаза g-Fe представляет собой твердый раствор на основе железа с ГЦК решеткой). Вертикальное сечение по линии (Nd/В = 2) системе Nd-Fe-B показано на рисунке 7.
Рисунок 7 - Вертикальное сечение (Nd/В = 2) в системе Nd-Fe-B
Магнитные свойства соединения Nd2Fe14B определяют наличие двух магнитных подрешеток: подрешетки неодима и подрешетки железа Спины атомов неодима и железа ориентированы антипараллельно, благодаря этому суммарные магнитные моменты подрешетки неодима и подрешетки железа складываются, вследствие чего соединение Nd2Fe14B имеет высокую намагниченность насыщения, равную 16,0 кГс при комнатной температуре.
Обогащённая Fe часть тройной диаграммы и, в частности, область в окрестности состава, соответствующего стехиометрии фазы Nd2Fe14B, детально исследовалась многими коллективами учёных. Тип, температуры и вид некоторых трёхфазных реакций были получены в работах.
На рисунке 8 приведено изотермическое сечение тройной диаграммы при температуре 1050 оС, которое имеет важное практическое значение, так как находится в окрестности температуры, традици