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
? шихту на стадии выплавки исходного сплава. Разливку готового металла проводят таким образом, чтобы обеспечить быстрое охлаждение отливки, предотвращающее окисление сплава.
1.5.2 Измельчение сплавов
Для получения порошка из литых сплавов слитки сначала подвергают грубому размолу в молотковых мельницах. Размер частиц при этом должен составлять порядка 1 мм. Далее проводят контроль и корректировку химического состава. После этого проводят тонкий размол в вибрационных или струйных мельницах до размера частиц порядка 300 мкм. Для предотвращения окисления и взрыва порошка, содержащего эвтектику, обогащенную неодимом, дробление проводят в защитных средах (фреоне, циклогексане, толуоле и т.п.). Окончательная цель дробления заключается в получении мелкодисперсного порошка, частицы которого представляют собой маленькие монокристаллы с одной осью легкого намагничивания, что способствует созданию совершенной текстуры при прессовании порошка в магнитном поле. Полученный после дробления порошок должен обладать высокой дисперсностью, облегчающей процесс спекания. Однако увеличение дисперсности порошка сплавов с неодимом вызывает их усиленное окисление, способствующее уменьшению содержания неодима в сплаве из-за образования оксида неодима Nd2O3. Поэтому одним из основных параметров процесса дробления является его продолжительность, необходимая для получения порошков оптимальной дисперсности. Уменьшение содержания неодима в сплаве при размоле должно быть скомпенсировано путем добавления к основному материалу порошка с повышенным его содержанием.
1.5.3 Компактирование
Совместить в одной операции создание хорошей текстуры и получение высокой плотности практически не удается. Получение текстуры осуществляется путем прессования порошка в магнитном поле. Наиболее хорошо изучены три схемы прессования:
прямое прессование в металлической матрице
направление прессования перпендикулярно магнитному полю;
направление прессования совпадает с направлением ориентирующего магнитного поля;
изостатическое прессование в магнитном поле.
При прямом прессовании, когда направление прессования совпадает с направлением магнитного поля, степень текстуры не превышает 0,8. Это, вероятно, связано с тем, что под действием магнитного поля порошинки выстраиваются своими осями легкого намагничивания по полю, образуя цепочки частиц.
а) - усилие прессования Р перпендикулярно магнитному полю Н;
б) - прессование в эластичной втулке;
в) - усилие Р параллельно полю Н.
- полюса электромагнита; 2 - подвижной пуансон; 3 - металлическая матрица; 4 - магнит; 5 - неподвижный пуансон; 6 - эластичная втулка.
Рисунок 11 - Схема текстурования порошковых магнитов
Самые хорошие результаты получены при изостатическом прессовании, где прессуемый порошок находится в условиях как бы всестороннего сжатия. В этих условиях цепочки порошинок, выстраивающиеся под влиянием магнитного поля, не разрушаются, так как на них действует боковой подпор, передаваемый через эластичную втулку. В таких условиях прессования в магнитном поле 2400 кА/м и при давлениях около 3,0 ГПа удается получать степень текстуры до 0,98. Схемы прессования изображены на рисунке 11.
1.5.4 Спекание
Полученная текстурованная заготовка со степенью текстуры более 0,95 обладает, однако, низкой относительной плотностью, всего лишь 0,70. Окончательное уплотнение заготовок для получения высокоэнергетических магнитов осуществляют или механическими методами (холодное или горячее прессование, изостатическое обжатие, компактирование взрывом), или спеканием. Причем наиболее распространенным и эффективным методом уплотнения служит спекание (жидкофазное или твердофазное). Для предотвращения окисления РЗМ, спекание проводят в инертной атмосфере. При жидкофазном спекании к исходному порошку на одном из этапов измельчения добавляют порошок с большей реакционной способностью, который при температурах спекания к тому же переходит в жидкое состояние. Спекание может проводиться в широком температурном интервале: от 1050 до 1150С. Уплотнение (спекание) заготовок магнитов при этом обусловлено присутствием по границам зерен легкоплавкой фазы, обогащенной неодимом.
Увеличение температуры спекания выше 1150С приводит к увеличению относительной плотности магнитов и удельной намагниченности насыщения. Однако коэрцитивная сила достигает своего максимума в процессе спекания при температуре 1150С, увеличение температуры спекания снижает коэрцитивную силу магнитов. Отсюда возникает необходимость для каждого состава сплавов устанавливать экспериментально оптимальную температуру спекания, обеспечивающую оптимальное сочетание магнитных характеристик.
1.5.5 Термообработка
Экспериментально показано, что величина коэрцитивной силы спеченных Nd-Fe-B магнитов определяется: исходным химическим составом сплавов, скоростью охлаждения после спекания, температурой и продолжительностью отжига и скоростью охлаждения магнитов после отжига. Отжиг обычно проводят сразу после спекания. Максимальная величина коэрцитивной силы Нci достигается в результате отжига спеченных магнитов от 550 до 600 оC в течение 60 мин и их быстрого охлаждения до комнатной температуры. При низких скоростях охлаждения коэрцитивная сила падает, однако, она может быть восстановлена путем проведения повторного отжига с последующим быстрым охлаждением.