Geum.ru

Постоянные магниты на основе магнитопластов для приборов электронной техники (разработка технологии получения, свойства и применение)

Вид материалаАвтореферат

Содержание


Научный руководитель
Ведущее предприятие
1. Общая характеристика работы
МП-НЖБ за счет выбора оптимального состава магнитного наполнителя и связующего, а также оптимальных режимов получения магнитного
Nd-Fe-B, полученный методом водородного диспергирования или гидрогенизации-диспропорционирования-десорбции-рекомбинации (метод H
Nd-Fe-B методом HDDR
МП-НЖБ; – определить оптимальные составы магнитного наполнителя на основе сплава системы Nd-Fe-B
Nd-Fe-B методом HDDR
МП-НЖБ и постоянных магнитов на его основе; – разработать комплекс специального технологического оборудования для производства М
Nd-Fe-B, полученного методом HDDR.
МП-НЖБ. Практическая значимость Разработаны: – Технологический процесс получения порошка сплава Nd-Fe-B
МП-НЖБ. – Комплекс технологического оборудования для производства МП-НЖБ
2. Основное содержание работы
Таблица 1 – Примеры применения магнитотвердых материалов в электронном приборостроении
Вид наполнителя
Феррит стронция
МП-НЖБ, в том числе: – изучение влияния на процесс получения магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B
Nd-Fe-B методом литья, обеспечивающих оптимальную кристаллическую структуру; – режимов обработки литой заготовки из сплава Nd-Fe
МП-НЖБ и постоянных магнитов на их основе, в том числе результаты: – влияния степени наполнения (плотности) МП-НЖБ
CuKa Рисунок 1 – Дифрактограмма сплава Nd
...
Полное содержание
Подобный материал:



–



На правах рукописи




Михайлин Станислав Васильевич



Постоянные магниты на основе магнитопластов
для приборов электронной техники

(разработка технологии получения, свойства и применение)


Специальность 05.11.14 – Технология приборостроения


АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук



Москва – 2007



Диссертационная работа выполнена в Научно-техническом центре «Спецматериалы» ОАО «Центральный научно-исследовательский технологический институт «Техномаш»

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор

Чубаров Евгений Петрович

Официальные аппоненты: доктор физ.-мат. наук,

профессор

Бондаренко Геннадий Григорьевич

доктор технических наук,

доцент

Шляпин Сергей Дмитриевич

Ведущее предприятие ГУП «Конструкторское бюро

«Спецмагнитов»


Защита состоится « __ »__________ 2007 г. в «___» часов на заседании диссертационного совета Д409.007.01 в ОАО «ЦНИТИ «Техномаш» по адресу: 121108, Москва, ул. Ивана Франко, д.4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «ЦНИТИ «Техномаш»

Автореферат разослан «___»_____________2007 г.

Справки по телефону 144-85-94

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук,

доцент Сахно Э.А.


1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Одно из ведущих мест среди современных технических средств в электронном приборостроении занимают магнитные элементы и устройства, действие которых основано на использовании нелинейных и неоднозначного характера процессов намагничивания ферромагнитных материалов.

Широкое применение и продолжающееся интенсивное развитие электронного приборостроения с использованием магнитных элементов обусловлено многочисленными достоинствами последних: прежде всего высокой надёжностью, высоким коэффициентом полезного действия, малыми габаритами, экономичностью, низкой чувствительностью к внешним воздействиям. Многие важные задачи в области электронного приборостроения в настоящее время могут быть решены только на основе применения магнитных элементов.

Создание новых видов приборов электронной техники предъявляет более высокие требования к магнитным материалам. Высокие требования современной техники электронного приборостроения с использованием постоянных магнитов определили наиболее перспективные направления их развития. Создание магнитных систем с большой магнитной энергией при достаточно низкой себестоимости характерно как для зарубежной, так и отечественной промышленности. В связи с этим в высокоразвитых в промышленном отношении странах ведется интенсивный поиск новых эффективных видов магнитотвердых материалов, отвечающих указанным требованиям.

Развитие физики и технологии в области магнитотвердых материалов позволило создать новый класс магнитотвердых материалов ― композиционные материалы, состоящие из наполнителя с магнитными свойствами и полимерного связующего ― так называемые магнитопласты. Однако, несмотря на то что данный вид материалов известен давно, он не нашел широкого применения, т.к. не удовлетворял требованиям, предъявляемым к материалам электронного приборостроения из-за низких магнитных характеристик. Основной причиной низких магнитных характеристик является отсутствие научно-обоснованного подхода к раработке оптимальной технологии их изготовления. Применение магнитного наполнителя на основе сплавов Nd-Fe-B позволило создать принципиально новый класс магнитных материалов – магнитопласты на основе сплава Nd-Fe-B (МП-НЖБ) [1-18]. Постоянные магниты, изготовленные по данной технологии, могут быть реализованы в изделиях различной формы, изотропные и анизотропные (с различным направлением намагничивания). МП-НЖБ могут использоваться в традиционных конструкциях электронных приборов, а также в оригинальных системах с большим количеством полюсов.

Создание электронных приборов нового поколения выдвигает повышенные требования к миниатюризации, надёжности, точности, а также снижению трудоёмкости изготовления магнитных систем электронных приборов. Решение указанных задач невозможно на базе существующих магнитотвердых материалов. Наиболее перспективным в направлении совершенствования магнитных материалов является разработка и внедрение в приборостроение МП-НЖБ.

МП-НЖБ отличаются комплексом уникальных физических и механических свойств, отличающих их от всех ранее известных магнитных материалов, а именно:

– возможностью получения магнитов сложной формы с высокой точностью и чистотой поверхности;

– улучшенными механическими характеристиками (высокой пластичностью, хорошей обрабатываемостью резанием);

– повышенной коррозионной стойкостью и стабильностью параметров во времени;

– низкой удельной плотностью;

– низкими потерями магнитных свойств в переменных полях;

– высокой технологичностью, в том числе ― низкотемпературной, энергосберегающей термообработкой;

– малоотходностью производства;

– относительно низкой стоимостью (по сравнению со стоимостью литых и спеченных постоянных магнитов).

Решающее значение на свойства МП-НЖБ оказывает состав составляющих композиционного материала и взаимовлияние его составляющих между собой. При этом, особое значение имеет состав и способ получения порошка магнитного наполнителя.

Поэтому наиболее актуальным в области создания магнитопластов является повышение рабочих характеристик МП-НЖБ за счет выбора оптимального состава магнитного наполнителя и связующего, а также оптимальных режимов получения магнитного наполнителя и МП-НЖБ на его основе.

Наиболее перспективным магнитным наполнителем является порошок системы Nd-Fe-B, полученный методом водородного диспергирования или гидрогенизации-диспропорционирования-десорбции-рекомбинации (метод HDDR).

В сравнении с другими методами получения магнитных порошков магнитных наполнителей, метод HDDR отличают следующие преимущества: простота проведения процесса, хорошая однородность магнитных свойств порошков, высокий выход продукции, получение анизотропии порошков путем модификации состава сплава и проведения процедуры отжига.

Закономерности, обеспечивающие получение оптимальных свойств порошков магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B методом HDDR обработки, в настоящее время мало изучены. Имеющиеся данные в литературе противоречивы. Отсутствуют данные об исследовании влияния состава исходных материалов, способов смешивания, формования и намагничивания на свойства МП-НЖБ. Поэтому работа по исследованию закономерностей получения порошка на основе сплава системы Nd-Fe-B методом HDDR и получению МП-НЖБ на их основе является весьма актуальной.

Цель работы

Целью работы является разработка технологии получения постоянных магнитов из магнитопластов с учетом требований электронного приборостроения.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих конкретных задач:

– разработать научные основы получения оптимальной структуры МП-НЖБ;

– определить оптимальные составы магнитного наполнителя на основе сплава системы Nd-Fe-B, полученного методом HDDR;

– определить оптимальные параметры процесса получения порошка системы Nd-Fe-B методом HDDR;

– определить оптимальные параметры процесса изготовления МП-НЖБ из порошка системы Nd-Fe-B, полученного методом HDDR;

– изучить структурные и магнитные характеристики разрабатываемого материала;

– разработать рабочий технологический процесс получения МП-НЖБ и постоянных магнитов на его основе;

– разработать комплекс специального технологического оборудования для производства МП-НЖБ и постоянных магнитов на их основе;

– разработать на основе МП-НЖБ приборы электронной техники нового поколения и внедрить их в производство.

Основные защищаемые положения

1.Технологические решения в области получения магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B, полученного методом HDDR.

2.Технологические решения в области получения композиционного материала для МП-НЖБ с использованием магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B, полученного методом HDDR и полимерного связующего.

3.Созданный и защищенный патентом новый способ изготовления постоянных магнитов на основе магнитопластов, позволяющий повысить магнитные свойства магнитопластов по сравнению с существующими способами.

4.Разработанная математическая модель, описывающая зависимость магнитных свойств МП-НЖБ от их пористости.

5.Результаты экспериментальных исследований процессов получения магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B, полученного методом HDDR.

6.Результаты экспериментальных исследований получения композиционного материала с использованием магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B, полученного методом HDDR и полимерной связки.

7.Разработанные конструктивно-технологические решения по созданию приборов электронной техники с использованием постоянных магнитов из МП-НЖБ.

Научная новизна

Автором впервые решена комплексная задача получения МП-НЖБ требуемых составов и свойств с целью изготовления постоянных магнитов на их основе для электронных приборов нового поколения, включая:

– разработку научных основ получения оптимальной структуры и свойств МП-НЖБ;

– установление аналитических закономерностей, описывающих влияние различных параметров на структуру и магнитные свойства;

– исследование основных параметров технологического процесса, влияющих на свойства МП-НЖБ;

– проведение металлографических, рентгеноструктурных и магнитных исследований полученных структур;

– разработку ряда приборов электронной техники нового поколения на основе МП-НЖБ.

Практическая значимость

Разработаны:

– Технологический процесс получения порошка сплава Nd-Fe-B заданного состава методом водородного диспергирования.

– Технологический процесс получения металлополимерной композиции на основе порошка сплава Nd-Fe-B.

– Технологический процесс получения постоянных магнитов из МП-НЖБ.

– Комплекс технологического оборудования для производства МП-НЖБ и постоянных магнитов на их основе.
  • Различные приборы на основе постоянных магнитов из МП-НЖБ.



Внедрение результатов работы

Осуществлено внедрение в производство технологии, специального технологического оборудования и приборов электронной техники на основе постоянных магнитов из МП-НЖБ.

В ОАО «ЦНИТИ «Техномаш» разработаны конструкции, технология и орга-

низовано производство постоянных магнитов из МП-НЖБ для различных радиоэлектронных приборов по заявкам 25 предприятий России и стран СНГ.

Приборы с использованием постоянных магнитов из МП-НЖБ внедрены в производство на следующих предприятиях: Московской типографии «Транспечать», компании «ЭДМА» и ЗАО «ТРАССА» .

Апробация работы

Основные результаты работы обсуждены после следующих докладов:

– Доклад на XX Международной конференции «Композиционные материалы в промышленности». Украина, Киев, 1999 г;

– Доклад на XVII Научном совещании «Высокочистые материалы с особыми физическими свойствами». Суздаль, 2001 г;

– Доклад на XXII Международной конференции «Композиционные материалы в промышленности». Украина, Ялта, 2002 г;

– Доклад на XXIII Международной конференции “Композиционные материалы в промышленности”. Украина, Ялта, 2003 г;

– Доклад на XIV Международной конференции “Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике”. Украина, Киев, 2003 г;

– Доклад на XIV Международной конференции по постоянным магнитам”. Россия, Суздаль, 2003 г;

– Доклад на XXIV Международной конференции «Композиционные материалы в промышленности». Украина, Ялта, 2004 г;

– Доклад на XXV Международной юбилейной конференции и выставке «Композиционные материалы в промышленности». Украина, Ялта, 2005 г.;

– Доклад на XV Международной конференции по постоянным магнитам. Суздаль, 2005 г.;

– Доклад на XXVI Международной конференции “Композиционные материалы в промышленности”. Украина, Ялта, 2006 г.;
  • Доклад на ХХ юбилейной школе-семинаре «Новые магнитные материалы микроэлектроники». Москва, МГУ им. М.В.Ломоносова, 2006 г.
  • Доклад на международной конференции «Магниты и магнитные материалы».Россия, Суздаль, 2006.

Публикации

Результаты работы опубликованы в 18 статьях и материалах научно-технических конференций и семинаров. Получен патент Российской федерации.

Получен диплом и бронзовая медаль салона изобретений «Эврика-95» за данную разработку на Международном салоне изобретений «Эврика-95» в г. Брюсселе (Бельгия).

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения и списка литературы.

Она содержит 157 страниц текста, 34 рисунка, 16 таблиц и список цитируемой литературы из 134 наименований.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность разработки технологии получения, исследования и применения постоянных магнитов на основе магнитопластов для приборов электронной техники, формулируется цель работы и основные задачи, решаемые для достижения поставленной цели, показана научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ использования магнитных материалов в современном электронном приборостроении, отмечена важность развития нового направления электроники - магнитоэлектроники. Особо отмечена важность развития функциональных магнитоэлектронных устройств. Проведен анализ существующих видов магнитотвердых материалов, используемых в электронном приборостроении и областей их применения. Результаты анализа приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Примеры применения магнитотвердых материалов
в электронном приборостроении





Примеры применения
Формы магнитных систем
lM/dM

(стержни)

Счетчики, электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы, генераторы тока, тахометры, головные телефоны.
Подковообразная, кольцевая, колоколообразная.
30

Искрогасители, акустические преобразователи, электромагнитные реле, компасы, счетчики.

Подковообразная, кольцевая, по-лукольцевая, колоколообразная, звездообразная.
255

Гистерезисные двигатели.
Полукольцевая, стержневые с полюсными наконечниками.
5

Акустические преобразователи, счетчики, тахометры, магнитные муфты, магнитные ловушки установок вакуумного напыления.
Стержневая, кольцевая, броневая, дугообразная, многополюсные для роторов двигателей
3

Магнитоэлектрические электроизмерительные приборы с внутрирамочным магнитом.
Магнитные системы с большим воздушным зазором; диски с большим поперечным сечением
2,5

Акустические преобразователи, в первую очередь высококачественные громкоговорители, малогабаритные измерительные приборы; тормозные магниты.
Многополюсные системы, монтируемые из отдельных прямолинейных деталей; в громкоговорителях горшкоразной формы с магнитом внутри.
4

Магнитные звуконосители, компасы, ионные ловушки, электроизмерительные приборы с подвижным магнитом.
Проволока диаметром от 0,1 до 5 мм; лента толщиной от 0,1 до 1 мм, шириной до 40 мм.
7

Удерживающие магниты, магнето, малогабаритные двигатели, фокусирующие магниты, подмагничивающие магниты в трансформаторах.
Диски с большим сечением .
1

Высокочувствительные магниторезистивные сенсоры.
Призмы размером по стороне от 0,5 до 2,0 мм.
12


На основе анализа отечественной и зарубежной литературы показано большое значение использования магнитопластов в электронном приборостроении,

показаны преимущества постоянных магнитов из магнитопластов в сравнении с постоянными магнитами из других видов материалов и перспективы их использования в электронном приборостроении.

Виды существующих магнитопластов на основе различных магнитных наполнителей и их параметры приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Виды существующих магнитопластов на основе различных
магнитных наполнителей и их параметры

Вид наполнителя
Остаточная индукция, Тл
Коэрцетивная сила,

кА/м
Энергетическое произведение, кДж/м3

Феррит бария
0,29
185,0
11,9

Феррит стронция
0,34
240,0
14,0

SmCo5
0,65
410,0
70,0

Sm(Co0.84 Cn0.16)6.9
0,56
290,0
47,0

Nd-Fe-B
0,64
700,0
100,0


Проведен анализ существующих технологических схем получения магнитопластов.

Определены основные задачи по совершенствованию технологии получения МП-НЖБ в том числе:

– создание теории влияния основных физико-химических факторов на магнитные свойства магнитопластов;
  • изучение закономерностей влияния состава и технологических параметров получения магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B на его структуру и свойства;
  • изучение закономерностей влияния состава и технологических параметров получения магнитопластов с использованием магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B на структуру и свойства;

– изучение металлографических и магнитных параметров МП-НЖБ, полученных по разработанной технологии;

– разработка оптимальной технологии и специального технологического оборудования для изготовления постоянных магнитов из МП-НЖБ.

Во второй главе рассматриваются особенности магнетизма магнитопластов, основные закономерности, определяющие их структуру и свойства, теоретические основы получения магнитопластов.

В данной главе приведён анализ различных видов магнитных наполнителей, а также приведены результаты следующих исследований:

– показаны преимущества магнитных наполнителей, полученных на основе сплава Nd-Fe-B перед другими видами наполнителей;

– приведены различные технологические схемы получения магнитных наполнителей на основе сплава Nd-Fe-B;

– приведены результаты по исследованию металлографической структуры сплава Nd-Fe-B и его фазовой диаграммы;

– приведены результаты анализа технологических режимов получения магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B, полученного методом HDDR обработки и влияния на магнитные свойства МП-НЖБ.

Кроме того, в данной главе проведен анализ различных видов полимерных связующих, используемых для получения МП-НЖБ, и определены основные требования к связующему:
  • минимальное содержание связующего в композиции, обеспечивающее достаточную механическую прочность;
  • максимальная текучесть связующего в процессе перемешивания;
  • максимальная живучесть в процессе получения композиции;
  • максимальная температурная стабильность в процессе эксплуатации
    МП-НЖБ.

Приведены данные по установлению аналитической зависимости магнитной индукции МП-НЖБ от их структуры.

Полученная аналитическим путем формула зависимости магнитной индукции МП от пористости имеет вид:

Br|Bro= p – (1–p) (μQF),

где – Br|Bro-относительная остаточная магнитная индукция;

– p – коэффициент объёмного наполнения;

– μ – магнитная проницаемость материала;

– Q – апроксимирующая проводимость рассеяния магнитного потока в
зазорах между магнитными частицами наполнителя;

– F – коэффициент, учитывающий изменение проводимости рассеивания
магнитного потока от расстояния между частицами наполнителя.

Данная формула позволила определить основные переменные функции, влияющие на магнитные свойства МП-НЖБ, а именно пористость композиции и магнитную проницаемость материала магнитного наполнителя.

На основе проведенного анализа определены направления исследований по оптимизации технологии получения МП-НЖБ, в том числе:

– изучение влияния на процесс получения магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B методом HDDR обработки основных параметров (температуры, давления, времени выдержки и количества присадок);

– исследование режимов измельчения материала из сплава Nd-Fe-B после обработки методом HDDR;

– исследование влияния крупности частиц магнитного наполнителя на плотность МП-НЖБ и их магнитные свойства;

– исследование режимов смешивания магнитного наполнтеля и полимерного связующего на равномерность распределения связующего в композиции и на магнитные свойства МП-НЖБ;

– исследование влияния режимов прессования шихты, состоящей из смеси магнитного наполнителя и связующего в магнитном поле на магнитные свойства МП-НЖБ;

– разработка оптимальной технологии получения постоянных магнитов из МП-НЖБ.

В третьей главе приведена методика проведения экспериментальных работ и данные по исследованию режимов получения магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B, подвергнутого HDDR обработке, магнитопластов на его основе и постоянных магнитов из МП-НЖБ.

В данной главе приведены результаты следующих исследований:

– режимов получения заготовки из сплава Nd-Fe-B методом литья, обеспечивающих оптимальную кристаллическую структуру;

– режимов обработки литой заготовки из сплава Nd-Fe-B методом HDDR, обеспечивающих оптимальную структуру магнитного наполнителя;

– определения количественного состава присадок галлия, ниобия и кобальта в сплаве;

– режимов механического измельчения материала магнитного наполнителя;

– режимов гидрирования и дегидрирования материала магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B;
  • фазового анализа структуры наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B, полученного методом HDDR обработки.

Данные о влиянии продолжительности размола исходной заготовки на магнитные свойства МП-НЖБ приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Влияние продолжительности размола на магнитные параметры

композиционного материала на основе сплава Nd-Fe-B


№

опыта

п/п
Время

Размола, мин
Содержание

Nd-Fe-B,

Масс. %.
Содержание

Nd-Fe-B,

об.%
Магнитная

Индукция Br,

Тл
Магнитная

Энергия

(ВН)max*,

Тл ∙ кА/м

1
4
97
80
0,41
32,0

2
2
97
80
0,66
55,2

3
3
95
71
0,41
32,0

4
4
95
71
0,51
43,0

5
1,5
97
80
0,57
61,0


Дифрактограмма материала магнитного наполнителя, полученного по разработанной технологии, приведена на рисунке 1.

В данной главе приведены экспериментальные результаты по исследованию режимов получения МП-НЖБ и постоянных магнитов на их основе, в том числе результаты:

– влияния степени наполнения (плотности) МП-НЖБ на магнитные свойства;





20 CuKa

Рисунок 1 – Дифрактограмма сплава Nd12,5FeбалансGa0,3Nb0,2B6,2

после обработки диспропорционированием

Режим диспропорционирования: температура 820 ºС, в течение 3 часов, при разном давлении водорода: a)0,01МПа; b) 0,02 МПа; c) 0,03 МПа; d) 0,04 МПа; e) 0,1 МПа

– влияния природы и количества модифицирующих добавок, вводимых в полимерную матрицу, на реологические свойства МП-НЖБ;

– влияния режимов смешивания магнитного наполнителя и связующего на равномерность распределения магнитных свойств МП-НЖБ;

– влияния давления прессования шихты для МП-НЖБ на их магнитные свойства;

– влияния ориентации магнитного наполнителя в полимерной матрице в МП-НЖБ под действием магнитного поля в процессе пресования на их магнитные свойства.

Проведены металлографические исследования экспериментальных образцов, конечные результаты исследований приведены на рисунке 2

Из анализа микроструктуры МП-НЖБ, приведенной на рисунке 2, видно, что связующее равномерно распределено по объёму композиционного материала и

.

Рисунок2-.Микроструктура магнитопласта на основе порошка сплава Nd-Fe-B,
полученного методом HDDR обработки со связующим, после полимеризации


расположено на границах порошка магнитного наполнителя. Частицы магнитного наполнителя имеют неправильную осколочную форму и отличаются по размерам

фракций, при этом более мелкая фракция равномерно заполняет промежутки между крупными фракциями. Пористость в структуре МП-НЖБ отсутствует.

Проведены магнитные исследования экспериментальных образцов, их конечные результаты приведены на рисунке 3.

Из анализа кривых размагничивания, приведенных на рисунке 3, видно, что максимальными магнитными свойствами обладают МП-НЖБ на основе магнитных наполнителей, изготовленных по оптимальным режимам, полученным в процессе исследований при проведении работ.

В




Рисунок 3 – Кривая размагничивания для магнитопласта
из сплава Nd–Fe–B, полученого методом HDDR обработки


Рисунок-3.-Кривая размагничивания постоянных магнитов из магнитопластов.

В четвертой главе приведены данные по разработке технологических схем получения магнитного наполнителя на основе сплава Nd-Fe-B методом HDDR обработки и МП-НЖБ на его основе.

Разработаны технологические регламенты получения магнитного наполнителя и МП-НЖБ на их основе.

Схемы получения магнитного наполнителя по разработанной технологии и МП-НЖБ на их основе показаны на рисунках 4 и 5.

В данной главе приведены результаты работ по разработке и изготовлению специального технологического оборудования, в том числе:

– установки получения порошка методом гидрирования, черт.
КП36-Э.01.00.00.00.00;

– пресс-блока для прессования магнитопластов в магнитном поле, черт. КП1999-4001СБ;


Приготовление шихты

⇓

Плавка и получение слитка

⇓

Гомогенизация

⇓

Дробление

⇓

Гидрирование

⇓

Дегидрирование

⇓

Измельчение слитка

⇓

Классификация порошка

Рисунок 4 - Схема получения магнитного наполнителя
методом HDDR обработки


Дозирование компонентов

⇓

Смешивание компонентов

⇓

Прессование в магнитном поле

⇓

Полимеризация

⇓

Размагничивание

⇓

Механическая обработка

⇓

Намагничивание

Рисунок 5 - Схема получения магнитопластов на
основе магнитного наполнителя, полученного методом HDDR обработки.


– установки для дробления порошка в защитной атмосфере, черт.
КП36-Э.02.00.00.00.00;

– смесителя планетарного для смешивания материала в вакууме, черт.
КП36-Э203.00.00.00;

– комплекта пресс-форм для прессования магнитов различных типо-размеров;

– комплекта оснастки для намагничивания заготовок различных типо-размеров;

– комплекта оснастки для контроля формы и структуры порошков;
  • комплекта оснастки для контроля магнитных свойств постоянных магнитов.

В данной главе содержатся данные по организации опытно-промышленного производства для изготовления постоянных магнитов из МП-НЖБ применительно к условиям ОАО «ЦНИТИ «Техномаш», в том числе по:

– разработке технологической части проекта;

– изготовлению нестандартного технологического оборудования силами опытного производства ОАО «ЦНИТИ «Техномаш»;
  • освоению серийного производства постоянных магнитов и осуществлению их поставки на предприятия России;
  • разработке технических условий на постоянные магниты из МП-НЖБ.

В пятой главе приведены данные по конкретным разработкам приборов на основе постоянных магнитов из МП-НЖБ. В данной главе приведены также результаты исследования конструктивных особенностей материалов для постоянных магнитов из МП-НЖБ в сравнении с особенностями известных магнитных материалов, приведены кривые размагничивания для известных магнитных материалов (рисунок 6) и показаны геометрические формы постоянных магнитов, получаемых из МП-НЖБ (рисунок 7).


В, Тл


Материалы

постоянных

магнитов:


1 ― Nd-Fe-B

2 ― МП-НЖБ

3 ―18БА190

4 ― РЖБ190



 600 500 400 300 200 100 0

Рисунок 6 - Зависимости магнитной индукции от величины размагничиващего магнитного поля для магнитотвердых материалов.

Описаны конструкции ряда приборов электронной техники, в которых применены постоянные магниты из МП-НЖБ, в том числе:

– вентильные электродвигатели;

– магнитные муфты;

– магнитные барабаны печатающих устройств;

– магнитотерапевтические устройства.

Результаты разработок представлены на различных российских и международных выставках.За данную разработоку получен диплом Международного салона изобретений «Эврика-95» в Брюсселе (Бельгия).




Рисунок 7 - Геометрические формы постоянных магнитов из МП-НЖБ .

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ (ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ)

В заключении диссертации приведена общая характеристика работы и основные выводы:
  1. Разработана математическая модель, позволившая вывести аналитическую формулу влияния пористости материала на магнитные свойства.
  2. На основе металлографического анализа структуры магнитопластов на основе сплава Nd-Fe-B уcтановлены основные закономерности, влияющие на фазовую структуру материала и его магнитные свойства.
  3. Получены экспериментальные зависимости влияния основных технологических параметров получения магнитного наполнителя и композиции (магнитный наполнитель + полимерное связующее) на магнитные свойства.
  4. Разработаны технологические процессы изготовления магнитного наполнителя и постоянных магнитов из МП. Разработан комплект специального технологического оборудования для получения наполнителя и магнитопластов на его основе. Организовано опытно-промышленное производство постоянных магнитов по разработанной технологии.
  5. Разработаны и внедрены в производство оптимальные конструктивные решения магнитных систем новых приборов на основе разработанных магнитопластов в том числе для: вентильных двигателей, магнитных муфт, магнитных барабанов печатающих устройств, узлов сборочных автоматов и магнитотерапевтических медицинских приборов.
  6. На разработанную технологию получен патент РФ [19].

Автор считает своим долгом выразить благодарность и искренюю признательность научному руководителю, начальнику отдела ОАО «ЦНИТИ «Техномаш», д.т.н., профессору Чубарову Е.П. за постоянное внимание, творческое участие и поддержку при выполнении настоящей работы.

Автор выражает признательность руководству, а также помогавшим сотрудникам ОАО «Центральный научно-исследовательский технологический институт «Техномаш» за поддержку и помощь в работе.


Основные положения диссертации опубликованы в работах:

  1. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Новый способ изготовления постоянных магнитов из магнитопластов.// Материалы ХI всесоюзной конференции по постоянным магнитам. Суздаль, 1994, стр.155.
  2. Михайлин С.В., Лапшин Ю.А. и Тыричев П.А. Высокоэффективные магнитопласты. //, «Электротехника», 1996, №11, стр.16 – 18.
  3. Михайлин С.В., Лапшин Ю.А. и Тыричев П.А. Высокоэффективные магнитопласты. // Труды VII международной конференции «Высокие технологии радиоэлектроники в народном хозяйстве», М., 2000, стр.72 – 74.
  4. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Постоянные магниты из магнитопластов.// «Справочник», 1999, №9(30), стр.8 – 9.
  5. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Изготовление постоянных магнитов из магнитопластов. // Материалы ХХ Международной конференции «Композиционные материалы в промышленности», Украина, Киев, 1999,стр.112.
  6. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Изготовление постоянных магнитов из магнитопластов.// Материалы ХVII Научного совещания «Высокочистые материалы с особыми физическими свойствами». Суздаль, 2001, стр.83.
  7. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Перспективные постоянные магниты из магнитопластов. //Материалы ХХII Международной конференции «Композиционные материалы в промышленности». Украина, Ялта, 2002,, стр.81.
  8. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Изготовление постоянных магнитов из магнитопластов. // Материалы ХХIII Международной конференции «Композиционные материалы в промышленности», Украина, Ялта, 2003, стр. 140-141.
  9. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Изготовление постоянных магнитов из магнитопластов. // Материалы Международной конференции «Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике», Украина, Киев, 2003, стр. 97-98.
  10. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Последние достижения в области изготовления магнитопластов. // Материалы ХХIV Международной конференции «Композиционные материалы в промышленности», Украина, Ялта, 2004, стр.67-68.
  11. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Применение постоянных магнитов из магнитопластов в промышленности. // Материалы ХХV Международной юбилейной конференции и выставке «Композиционные материалы в промышленности», Украина, Ялта, 2005, стр.380-382.
  12. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Новые разработки в области изготовление постоянных магнитов из магнитопластов. // Материалы ХV Международной конференции по постоянным магнитам, Суздаль, 2005, стр.120.
  13. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Новые разработки в области изготовления постоянных магнитов из магнитопластов. // Материалы Международного балтийского семинара “Новые магнитомягкие материалы”, “SMM-2005”, Латвия, Рига 2005.
  14. Михайлин С.В. Последние достижения в области изготовления магнитопластов. // Материалы научно-практического семинара «Новые материалы и изделия из металлических порошков. Технология. Производство. Применение.» (ТПП-ПМ2005), Россия, Йошкар-Ола,2005.
  15. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Применение постоянных магнитов из магнитопластов в радиоэлектронном приборостроении. // Материалы

ХХV Международной конференции и выставки «Композиционные

материалы в промышленности», Украина, Ялта, 2006 ., стр.333.
  1. Михайлин С.В. и Житковский В.Д. Новые разработки в области изготовления постоянных магнитов из магнитопластов. //Материалы ХХ юбилейной школы-семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники», Москва, МГУ им. М.И.Ломоносова, 2006 , стр.1107-1108.
  2. Михайлин С.В.,Житковский И.Д. и Чубаров Е.П. Применение постоянных магнитов из магнитопластов в радиоэлектронном приборостроении// Материалы международной конференции «Магниты и магнитные материалы», Россия, Суздаль, 2006.
  3. Михайлин С.В,Житковский В.Д. Изготовление постоянных магнитов из магнитопластов. //Известия высших учебных заведений.Чёрная металлургия, №7,2006,стр.39,40.
  4. Патент 1769625. Михайлин С.В. и Денисова В.Ф. Способ изготовленияпостоянных магнитов. РФ, 1993.



МИХАЙЛИН СТАНИСЛАВ ВАСИЛЬЕВИЧ


Постоянные магниты на основе магнитопластов
для приборов электронной техники

(разработка технологии получения,
свойства и применение)


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Лицензия Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки

№70-26 от 23.05.06

Подписано в печать _____ _____ 2007 Формат 64х84/16

Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ ______

Отпечатано в ОАО «ЦНИТИ «Техномаш»,

121351, г. Москва, ул. Ивана Франко, д.4