Влияние методов получения на структуру и свойства нанокристаллических сплавов на основе соединений Nd2Fe14B

• Автор: Минакова, Светлана Михайловна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

1 Аналитический обзор литературы
1.1 Фазовая диаграмма системы Nd-Fe-B
1.2 Кристаллическая структура фазы Nd2Fei4B
2.3 Основные характеристики магнитотвердых материалов
1.3.1 Механизмы перемагничивания и их реализация в магнитотвердых материалах
1.3.2 Особенности перемагничивания высокоанизотропных ферромагнетиков
1.3.3 Перемагничивание малых однодоменных частиц
1.3.4 Расчеты критического размера однодоменной частицы
1.4 Магнитные свойства сплавов на основе соединения Nd2Fei4B
1.4.1 Связь магнитных свойств быстрозакаленных сплавов на основе Nd2Fei4B
со структурными характеристиками
1.5 Технология получения сплавов для постоянных магнитов
1.6 Способы изготовления магнитов из быстрозакаленных порошков
1.7 Влияние Со и других легирующих элементов на структуру и свойства Nd-Fe-B 51 1.9 Постановка цели и задач
2. Материалы и методы исследования
2.1 Исследуемые материалы
2.2 Методы получения нанокристаллических материалов
2.2.1 Механохимическая обработка
2.2.2 Центробежное распыление
2.2.3 Интенсивная пластическая деформация кручением (ИПДК)
2.2.3 Кристаллизационный отжиг
2.3 Методика фазового анализа и определения размеров кристаллитов
фаз в нанокристаллических сплавах на основе Nd2Fei4B
2.3.1 Составление компьютерного банка рентгенограмм
2.3.2 Расчёт рентгенограмм основных фаз по программе SPECTRUM
2.3.3 Получение дифрактограммы исследуемого сплава
2.3.4 Алгоритм количественного фазового анализа и размеров
кристаллитов фаз и микродеформации их решеток
2.4 Высокоразрешающая растровая и просвечивающая электронные микроскопии

2.5 Мессбауэровский метод исследования (ЯГР-спектроскопия)
2.6 Магнитные измерения
3.1. Исследование структуры и свойств сплавов Кб-Ре-В, полученных методом центробежного распыления
3.1.1 Исследование структуры и свойств сплавов ЫсМс-В после центробежного распыления
3.1.2 Исследование структуры и свойств сплавов Ыс1-Ре-В после центробежного распыления и кристаллизационного отжига
3.2 Структура и свойства сплава Ыб-Ре-В после обработки в
высокоэнергетической мельнице и отжига
3.2.1 Структура и свойства сплава Ш-Ре-В, дополнительно легированного Ре, после обработки в высокоэнергетической мельнице и отжига
3.2.2 Структура и свойства сплава Кс1-Ре-Со-В после обработки в
высокоэнергетической мельнице и отжига
3.2.2.1 Изучение кинетики аморфизации сплава в процессе механохимической обработки
3.2.2.2 Изучение структуры и магнитных свойств измельченных сплавов после отжигов
3.4 Структура и свойства сплава Ыс1-Ре-В после интенсивной пластической
деформации кручением и отжига
ВЫВОДЫ
Список использованных источников

Развитие современной техники немыслимо без использования новых материалов, обладающих заданным комплексом свойств. Особое место среди этих материалов занимают магнитотвердые сплавы, которые широко используются в электро- и радиотехнической, электронной и приборостроительной отраслях промышленности, в компьютерной и медицинской технике. Стоимость ежегодно производимых в мире постоянных магнитов из разных материалов составляет несколько миллиардов долларов. В этом объеме значительную долю составляют сплавы на основе соединения ЫсУюмВ, обладающие уникальными магнитными свойствами. Причем в последние годы наблюдается заметное увеличение объема производства сплавов Ыб-Ре-В с нанокристаллической структурой. По экспертным оценкам производство магнитов из этих сплавов с 2000 г. должно увеличиться за последующие 10 лет в 4 раза.
Новое семейство материалов для постоянных магнитов на основе Ш-Бе-В появилось в 1984 году благодаря открытию ранее неизвестной высокоанизотропной фазы ШгРемВ, полученной при закалке из жидкого состояния сплавов указанной выше системы. Бор был введен для повышения склонности двойных сплавов к аморфизации, но оказалось, что его присутствие приводит к образованию ранее неизвестного интерметаллического соединения ЫсЬРемВ с чрезвычайно высокой намагниченностью насыщения (1,6 Тл) и весьма высокой константой магнитной анизотропии (5 МДж/м3).
При производстве быстрозакаленных сплавов на основе системы Ыс1-Ре-В промышленное применение получили две разновидности метода закалки из жидкости: метод спиннингования расплава и метод центробежного распыления. В России такие сплавы производятся методом центробежного распыления /1/. Высокие свойства быстрозакаленных сплавов объясняются, прежде всего, их нанокристаллической структурой.
Перспективными методами формирования нанокристаллического состояния в материалах являются интенсивная пластическая деформация /2/ и измельчение в высокоэнергетической шаровой мельнице /3, 4/.
Химический состав нанокристаллических сплавов Ш-Бе-В варьируется в широких пределах. Особую группу, привлекающую внимание многих исследователей, составляют сплавы с низким (по сравнению со стехиометрическим составом ЫсЬБенВ) содержанием неодима (от 12 до 25 %), поскольку эти сплавы имеют более низкую коэрцитивную силу, но обладают более высокой остаточной намагниченностью. В зависимости от количества бора (концентрация которого меняется от 2 до 21 ат. % /4/) в указанных сплавах формируется композиционная структура ТМсЬБемВ+а-Бе, либо ШтРемВ+БезВ. Следует отметить также,

полиамиды и пр.). Поэтому такие магниты называют магнитопластами. На рисунке 21 приведена микрофотография магнитопласта быстрозакаленных лент, полученная в растровом электронном микроскопе. Компактирование поводится путем прессования, инжекционного литья, экструзии и др., затем проводится термообработка изделия (полимеризация). Магнитопласты имеют более низкие магнитные свойства по сравнению со спеченными магнитами, но они более дешевые и могут иметь сложную форму. Кроме того, магнитопласты обладают высокой воспроизводимостью и стабильностью магнитных характеристик и хорошими механическими свойствами. Одной из основных особенностей магнитопластов является высокое электрическое сопротивление, что чрезвычайно важно при использовании магнитов в высокочастотных электродвигателях для снижения потерь на вихревые токи.
Рисунок 21 - Микрофотография магнитопласта быстрозакаленных лент, полученная в растровом электронном микроскопе
Вторым способом изготовления магнитов является горячее (при температуре 700-750°С) прессование, которое обеспечивает заметно более высокую плотность изделий. Надо отметить, что при горячей деформации размеры зерен сильно возрастают. В ряде случаев после горячего прессования проводится горячая осадка (или экструзия), что позволяет сформировать в магните кристаллографическую текстуру и, соответственно, повысить магнитные свойства. В результате горячей осадки формируется аксиальная текстура: оси с (направление легкого намагничивания) кристаллитов ориентируются вдоль направления прессования, при этом значительно возрастает остаточная намагниченность вдоль оси текстуры, а, следовательно, и магнитное произведение (ВН)тах /77/. Горячая же экструзия позволяет получать кольцевые магниты с радиальной текстурой /78/.