Магнитный материал для постоянных магнитов и изделие, выполненное из него



Магнитный материал для постоянных магнитов и изделие, выполненное из него

 


Владельцы патента RU 2578211:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") (RU)

Группа изобретений относится к области порошковой металлургии, а именно к магнитным (магнитотвердым) материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов и к изделиям, выполненным из таких материалов, и может быть использована в авиационной промышленности. Предложен магнитный материал, содержащий празеодим, железо, кобальт, бор, медь и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей гадолиний, диспрозий, самарий, церий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит олово, при этом химический состав магнитного материала соответствует формуле в ат. долях: где R - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей гадолиний, диспрозий, самарий, церий; x1=0,01-0,50; у1=0,30-0,55; у2=0,5-2,0; z=0,001-0,1. Магнитный материал обеспечивает повышение значения остаточной магнитной индукции BR при величине температурного коэффициента индукции (ТКИ), близкой к нулю, а также увеличение выхода годных изделий - кольцевых магнитов с радиальной текстурой (КМРТ), выполненных из данного материала, что является техническим результатом изобретения. 2 н.п. ф-лы. 1 табл.

 

Группа изобретений относится к области порошковой металлургии, а именно к магнитным (магнитотвердым) материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов и к изделиям, выполненным из таких материалов, и может быть использована в авиационной промышленности.

Известен магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, а также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, который дополнительно содержит празеодим, а также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, лантан, церий, неодим, иттрий, химический состав которого соответствует формуле, ат. %: ( Pr 1 x 1 x 2 R x 1 1 R x 2 2 ) 14 20 ( F e 1 y 1 C o y 1 ) о с т . B 4 10 , где R1 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий; R2 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, лантан, церий, неодим, Y; x1=0,2-0,5; у1=0,2-0,3; x1/x2≥5. Данный магнитный материал дополнительно может содержать по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь, при этом химический состав материала соответствует формуле, ат. %: ( Pr 1 x 1 x 2 R x 1 1 R x 2 2 ) 14 20 ( F e 1 y 1 C o y 1 ) о с т . T y 2 B 4 10 , где Τ - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь; у2=0,001-6, а также изделие, выполненное из этого магнитного материала (Патент РФ №2244360 С1, опубл. 10.01.2005 г.).

Недостатками указанного магнитного материала являются недостаточно высокие магнитные свойства. Например, величина остаточной магнитной индукции (BR) не превышает 8,2 кГс при наилучшем значении температурного коэффициента индукции (ТКИ)=0 %/°С. Кроме того, кольцевые магниты с радиальной текстурой, выполненные из данного магнитного материала, имеют недостаточный выход годных при механической обработке.

Известен магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, а также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, который дополнительно содержит церий, гадолиний и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, лантан, неодим, иттрий, празеодим, химический состав которого соответствует формуле, ат. %: ( C e 1 x 1 x 2 x 3 R x 1 1 R x 2 2 G d x 3 ) 14 20 ( F e 1 y 1 C o y 1 ) о с т . B 4 10 , где R1 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий; R2 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, лантан, неодим, иттрий, празеодим, где x1=0,2-0,5; y1=0,2-0,3; x1+х2+х3=0,75-0,99; х3/x1≥0,01. Данный магнитный материал дополнительно может содержать по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь, при этом химический состав материала соответствует формуле, ат. %: ( C e 1 x 1 x 2 x 3 R x 1 1 R x 2 2 G d x 3 ) 14 20 ( F e 1 y 1 C o y 1 ) о с т . T y 2 B 4 10 , где Τ - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, необий, молибден, медь; у2=0,01-4, а также изделие, выполненное из этого магнитного материала (Патент РФ №2280910 С1, опубл. 27.07.2006 г.).

Недостатками указанного магнитного материала являются недостаточно высокие магнитные свойства. Например, величина модуля температурного коэффициента индукции (ТКИ) превышает 0,022. Кроме того, кольцевые магниты с радиальной текстурой, выполненные из этого материала, имеют недостаточный выход годных при механической обработке.

Наиболее близким аналогом предлагаемой группы изобретений, принятым за прототип, является магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, а также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, который дополнительно содержит празеодим, гадолиний, а также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, неодим, церий, при этом химический состав материала соответствует формуле, ат. %: ( Pr 1 x 1 x 2 x 3 R x 1 1 R x 2 2 G d x 3 ) 11,5 16 ( F e 1 y 1 C o y 1 ) о с т . B 6 10 , где R1 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий; R2 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, неодим, церий; x1=0,40-0,7; х2+х3=0,001-0,25; y1=0,2-0,43. Данный магнитный материал дополнительно может содержать по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь, при этом химический состав материала соответствует формуле, ат. %: ( Pr 1 x 1 x 2 x 3 R x 1 1 R x 2 2 G d x 3 ) 11,5 16 ( F e 1 y 1 C o y 1 ) о с т . T y 2 B 6 10 , где Τ - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь; у2=0,001-1, а также изделие, выполненное из магнитного материала (Патент РФ №2368969 С2, опубл. 27.09.2009 г.).

Недостатками магнитного материала, известного из прототипа, являются недостаточно высокие магнитные свойства. Например, величина остаточной индукции (BR) не превышает 8,52 кГс. Кроме того, кольцевые магниты с радиальной текстурой, выполненные из данного материала, имеют недостаточный выход годных при механической обработке.

Техническим результатом предлагаемой группы изобретений является разработка магнитного материала для постоянных магнитов и изделия, выполненного из него, обладающих повышенным значением остаточной магнитной индукции BR при величине ТКИ, близкой к нулю, и увеличение выхода годных изделий - кольцевых магнитов с радиальной текстурой (КМРТ), - выполненных из данного материала.

Для достижения поставленного технического результата предложен магнитный материал, содержащий празеодим, железо, кобальт, бор, медь и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей гадолиний, диспрозий, самарий, церий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит олово, при этом химический состав магнитного материала соответствует формуле, ат. долей:

где R - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей гадолиний, диспрозий, самарий, церий;

x1=0,01-0,50;

у1=0,30-0,55;

у2=0,5-2,0;

z=0,001-0,1.

а также изделие, выполненное из данного магнитного материала.

Авторами установлено, что легирование материала системы (Pr1-xRx)-(Fe1-yCoy)-B оловом и медью в заявленных пределах не только облегчает спекание магнитов, но и понижает величину ТКИ материала (по абсолютной величине) без понижения BR за счет замещения ионами этих металлов ионов железа в основной магнитной фазе. Легирование предлагаемого материала диспрозием также приводит к понижению величины ТКИ, а легирование материала гадолинием способствует увеличению значения BR. Положительное влияние самария и/или церия, а также олова и меди в заявленных пределах связано с изменением химического состава основной магнитной фазы (Pr, R)2(Fe, Co)14B и фазового состава всего магнитного материала. Кроме того, ввиду относительно невысокой температуры плавления олова, трещины, заложенные при прессовании, в случае легирования материала оловом и медью начинают закрываться раньше, чем при легировании только медью, а при остывании магнитов и их усадке олово дольше остается расплавленным и предохраняет материал от растрескивания.

Примеры осуществления изобретения

Сплав заданного состава выплавляли в вакуумной индукционной печи. Магниты изготавливали по порошковой технологии, включающей дробление слитка до получения частиц размером менее 600 мкм, тонкий помол в защитной среде до монокристаллического размера частиц, прессование образцов в магнитном поле напряженностью 10 кЭ, спекание в вакуумной печи, шлифование полученных заготовок до размера 20×10×10 мм. Величину температурного коэффициента индукции (ТКИ) измеряли в области температур от -60 до +120°С. КМРТ шлифовали только по плоскости, поскольку на этой операции наблюдается наибольший процент брака по сколам и трещинам.

Одновременно был изготовлен магнитный материал состава, известного из прототипа. Составы и свойства предлагаемого магнитного материала и материала, известного из прототипа, приведены в таблице. В таблице строка 1: нижнее граничное значение для x1=0,01 ат. долей, нижнее граничное значение для у1=0,30 ат. долей, нижнее граничное значение для у2=0,50 ат. долей, нижнее граничное значение для z=0,001 ат. долей; строка 6: верхнее граничное значение для x1=0,50 ат. долей; верхнее граничное значение для y1=0,55 ат. долей, верхнее граничное значение для у2=0,2 ат. долей, верхнее граничное значение для z=0,1 ат. долей. В строках 2-5 представлены промежуточные значения заявленных параметров.

Предложенный магнитный материал при величине ТКИ=0%/°С позволяет повысить величину выхода годных КМРТ при шлифовке с 40% для прототипа до минимального значения 69%, т.е. в 1,7 раза, на отдельных составах этот показатель достигает 80%, т.е. в 2 раза. При этом величина BR повышается не менее чем на 0,98 кГс, по сравнению с магнитным материалом, известным из прототипа, что дает возможность без понижения точности понизить энергопотребление динамически настраиваемых гироскопов.

Применение предложенного магнитного материала и изделия, выполненного из него, позволяет повысить точность и стабильность работы динамически настраиваемых гироскопов и применять их в изделиях с автономным электропитанием.

1. Магнитный материал, содержащий празеодим, железо, кобальт, бор, медь и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей гадолиний, диспрозий, самарий, церий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит олово, при этом химический состав магнитного материала соответствует формуле, ат. долей:
(Pr1-x1 Rx1)11,5-16(Fe1-y1 Coy1)ост.(SnzCu1-z)y2 B6-20,
где R - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей гадолиний, диспрозий, самарий, церий;
x1=0,01-0,50;
y1=0,30-0,55;
y2=0,5-2,0;
z=0,001-0,1.

2. Изделие из магнитного материала, отличающееся тем, что оно выполнено из материала по п. 1.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Магнитоактивное соединение получают путем конденсации из растворов соли железа(II) и окислителя при их смешении и добавлении щелочного реагента.

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к текстурированному листу электротехнической стали с пониженными потерями в железе. Текстурированный лист электротехнической стали содержит на обеих поверхностях стального листа форстеритовую пленку и покрытие, создающее растягивающее напряжение.

Изобретение относится к области металлургии. Для уменьшения потерь в железе текстурированный лист электротехнической стали подвергают обработке по измельчению магнитных доменов путем создания деформации, причем лист содержит изолирующее покрытие с превосходными изолирующими свойствами и устойчивостью к коррозии.

Изобретение относится к получению магнитного материала, содержащего диоксид кремния и оксид железа, и может быть использовано в производстве магнитных сорбентов.

Настоящее изобретение предлагает текстурированный лист электротехнической стали, обеспечивающий возможность производства энергетически высокоэффективного трансформатора с сердечником из данного листа, обладающего крайне низкими потерями в железе и крайне низким уровнем шума, который может использоваться в различных окружающих условиях.

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспкчения высокой магнитной индукции и особо низкого уровня удельных магнитных потерь при высокой плоскостности полосы осуществляют выплавку стали, содержащую, мас.%: от 2,5 до 3,5 Si, от 0,05 до 0,40 Mn, от 0,004 до 0,013 N, менее 0,012 S, от 0,010 до 0,040 кислотнорастворимого Al, менее 0,005 Ti, Fe и неизбежные примеси - остальное, разливку стали в слябы, нагрев слябов, горячую прокатку, нормализационный отжиг, травление, однократную или многопроходную холодную прокатку полос в один этап с температурой полосы не менее чем в двух проходах 190-230°C, обезуглероживающе-рекристаллизационный отжиг, азотирование, нанесение разделяющего термостойкого покрытия, высокотемпературный отжиг для вторичной рекристаллизации.

Изобретение относится к получению нанокристаллического магнитного порошка допированного ортоферрита иттрия. Исходный раствор, содержащий нитрат железа Fe(NO3)3, нитрат иттрия Y(NO3)3 и в качестве допанта нитрат бария Ва(NO3)2, кипятят в течение 5 мин.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и касается создания ферритовых материалов с большими величинами ширины линии спиновых волн, предназначенных для использования в СВЧ диапазоне, в том числе при изготовлении ферритов для приборов высокого уровня мощности сантиметрового диапазона длин волн.

Изобретение относится к области металлургии. Для снижения магнитных потерь в железе W17/50 (Вт/кг) по всей длине конечного рулона получают сляб из текстурированной электротехнической стали, содержащей, в мас.%: С 0,001 - 0,10, Si 1,0-5,0, Μn 0,01-0,5, Al раств.

Изобретение относится к области металлургии. Техническим результатом изобретения является обеспечение в листе текстурированной электротехнической стали сниженных потерь в железе и пониженных шумов.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ изготовления наноразмерного твердого сплава включает приготовление смеси из наноразмерных порошков карбида вольфрама и кобальта, прессование ее в стальной пресс-форме и спекание в вакууме.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения спеченного пористого вольфрамового каркаса включает смешение порошка вольфрама с порошковой активирующей добавкой, состоящей из порошков никеля и железа, прессование и спекание.
Изобретение относится к изготовлению электротехнических изделий из композиционного материала. Электротехническое изделие изготовлено из токопроводящего композиционного материала формованием методом холодного прессования, при этом токопроводящий композиционный материал содержит 40÷55 мас.% порошка естественного графита, 30÷15 мас.% связующего на основе новолачной смолы, 30 мас.% медного порошка и дополнительно поливинилацетат в качестве пластификатора в количестве 9÷35 мас.% от суммарной массы порошкообразных компонентов.
Изобретение относится к изготовлению электроугольных изделий. Готовят порошковую композицию путем смешивания связующего с графитовым наполнителем, проводят горячее прессование полученной порошковой композиции и поэтапную ее термообработку с нагревом и последующей выдержкой при конечной температуре.

Группа изобретений относится к получению азотированных спеченных стальных деталей. Получают предварительно легированный стальной порошок на основе железа, включающего менее 0,3 мас.% Mn, по меньшей мере один элемент из группы: 0,2-3,5 мас.% Cr, 0,05-1,2 мас.% Mo и 0,05-0,4 мас.% V, и максимум 0,5 мас.% неизбежных примесей.
Заявленное изобретение относится к порошковой металлургии. Готовят шихту из металлических компонентов заданного состава псевдосплава путем их перемешивания, полученную шихту прессуют.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения магнитомягкого материала для магнитопроводов реле включает приготовление шихты, содержащей железо и фосфор, ее прессование, спекание и охлаждение.

Изобретение относится к области лазерной обработки материалов и может быть использовано для изготовления металлических изделий из порошков селективным лазерным спеканием.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения деталей аддитивным спеканием. Предложен способ производства детали на основе сплавов Co-Cr-Mo, имеющих значения среднего предельного удлинения при 800°C более 10% и среднего предела текучести при 800°C более 400 МПа.

Изобретение относится к ферромагнитной порошковой композиции и способу ее получения. Предложена ферромагнитная порошковая композиция, включающая магнитно-мягкие частицы сердцевины на основе железа, имеющие насыпную плотность 3,2-3,7 г/мл, и при этом поверхность частиц сердцевины снабжена неорганическим изоляционным слоем на основе фосфора и по меньшей мере одним металлоорганическим слоем из металлоорганического соединения предложенной структуры, расположенным снаружи первого неорганического изоляционного слоя на основе фосфора.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к композиционным материалам (КМ) на основе сплавов оловянных баббитов и способам их получения, и может быть использовано для изготовления подшипников скольжения узлов трения в транспорте, турбиностроении, судостроении. Композиционный материал на основе сплава Sn-Sb-Cu содержит армирующие дискретные частицы. В качестве армирующих дискретных частиц он содержит углеродсодержащие компоненты размером <100 нм в количестве 0,1-2 мас. % в виде смеси углеродных нанотрубок, аморфного углерода, наночастиц графита и покрытых углеродом металлических частиц и высокопрочные керамические частицы порошка SiC размером 14-63 мкм в количестве 5-10 мас. %. Способ получения композиционного материала на основе сплава Sn-Sb-Cu включает получение смеси армирующих дискретных частиц и порошка матричного сплава Sn-Sb-Cu. Осуществляют смешивание армирующих дискретных частиц в виде углеродных нанотрубок, аморфного углерода, наночастиц графита, покрытых углеродом металлических частиц и высокопрочных керамических частиц порошка SiC с порошком матричного сплава высокоэнергетическим перемешиванием в шаровой мельнице в течение 20-30 мин. Полученную смесь подвергают горячему двухстороннему прессованию при температуре 280-320°С и давлении 300-340 МПа и последующему спеканию. Повышается износостойкость материала в условиях ограниченной смазки и сухого трения скольжения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.
Наверх