Способ частичного размагничивания наногетерогенных высококоэрцитивных магнитов типа sm-co-fe-cu-zr



Способ частичного размагничивания наногетерогенных высококоэрцитивных магнитов типа sm-co-fe-cu-zr
Способ частичного размагничивания наногетерогенных высококоэрцитивных магнитов типа sm-co-fe-cu-zr
Способ частичного размагничивания наногетерогенных высококоэрцитивных магнитов типа sm-co-fe-cu-zr

 


Владельцы патента RU 2605544:

Акционерное общество "Спецмагнит" (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации магнитных свойств магнитов типа Sm-Co-Fe-Cu-Zr путем их частичного размагничивания. Технический результат состоит в повышении точности и стабильности работы навигационного оборудования и систем авиационной автоматики. Способ частичного размагничивания наногетерогенных высококоэрцитивных магнитов типа Sm-Co-Fe-Cu-Zr включает их нагрев в инертной среде. Перед нагревом полюса магнита замыкают магнитопроводом. Нагрев намагниченного до насыщения магнита осуществляют до рабочей температуры в интервале 875-1025 К. Охлаждение от рабочей температуры до 675 К осуществляют со скоростью не более 1 К/мин. 3 табл.

 

Изобретение относится к электротехнике, точнее к устройствам для намагничивания и размагничивания магнитов, используемых в системах автоматики, промышленном оборудовании, автомобилях, ветряных генераторах и т.д.

Известен способ размагничивания магнитов путем приложения знакопеременного убывающего по амплитуде магнитного поля в направлении текстуры магнита (Глебов В.А. и Лукин А.А. Нанокристаллические редкоземельные магнитотвердые материалы. М.: ФГУП ВНИИНМ. 2007. С. 166-167). Недостатком данного способа является высокая трудоемкость процесса, связанная с созданием высоких значений напряженности внешнего магнитного поля и большого (более 100) количества циклов перемагничивания. Как правило, для качественного размагничивания величина напряженности внешнего магнитного поля или намагниченности магнита убывает на каждом цикле не более чем на 1-2%.

Известен способ размагничивания магнитов путем приложения обратного намагничивающему (реверсивного) однонаправленного магнитного поля в направлении текстуры магнита (Глебов В.А. и Лукин А.А. Нанокристаллические редкоземельные магнитотвердые материалы. М.: ФГУП ВНИИНМ. 2007. С. 166-167). Недостатком данного способа является сложность размагничивания магнита до заданного значения и неоднородность размагничивания по объему магнита.

Известен способ размагничивания магнитов путем нагрева магнита выше точки Кюри (Глебов В.А. и Лукин А.А. Нанокристаллические редкоземельные магнитотвердые материалы. М.: ФГУП ВНИИНМ. 2007. С. 166-167). Однако данный метод не применим для наногетерогенных высококоэрцитивных магнитов типа Sm-Co-Fe-Cu-Zr из-за их высокой точки Кюри (Тс≈1073 К), из-за необратимых фазовых превращений, приводящих к существенной деградации магнитных свойств магнитов.

Известен способ размагничивания магнитов путем одновременного приложения двух магнитных полей: обратного намагничивающему полю в направлении текстуры магнита и дополнительного поперечного магнитного поля (Способ размагничивания постоянного магнита типа РЗМ-Со. Авторское свидетельство РФ №1372381, МКИ H01F 13/00, приор. 1985 г., публ. 1988 г.). Недостатком данного способа является сложность реализации данного способа из-за высоких значений требуемых размагничивающих полей и неоднородность частичного размагничивания.

Наиболее близким по технической сущности является способ размагничивания магнитов путем одновременного нагрева магнита в инертной среде до температуры ниже 0,6 Tc и одновременного приложения внешнего знакопеременного магнитного поля (Способ размагничивания постоянного магнита типа РЗМ-Со. Авторское свидетельство РФ №1453453, МКИ H01F 13/00, приор. 1987 г., публ. 1989 г.). Недостатком данного способа является сложность реализации данного способа из-за высоких значений требуемых размагничивающих полей при повышенных температурах в инертной среде и неоднородность частичного размагничивания магнитов.

Техническим результатом изобретения является повышение однородности намагниченности по объему магнита при частичном размагничивании, что позволяет использовать магниты в навигационных приборах повышенной точности, при этом сохраняются такие параметры, как коэрцитивная сила по намагниченности и критическое поле, ответственные за эксплуатационную (термовременную) стабильность магнитов.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе частичного размагничивания наногетерогенных высококоэрцитивных магнитов типа Sm-Co-Fe-Cu-Zr путем их нагрева в инертной среде, согласно изобретению, перед нагревом полюса магнита замыкают магнитопроводом, нагрев намагниченного до насыщения магнита осуществляют до рабочей температуры в интервале 875-1025 К, при этом охлаждение от рабочей температуры до 675 К осуществляют со скоростью не более 1 К/мин.

Известно [см., например, Глебов В.А. и Лукин А.А. Нанокристаллические редкоземельные магнитотвердые материалы. М.: ФГУП ВНИИНМ. 2007. С. 129-132], что высококоэрцитивные магниты типа Sm-Co-Fe-Cu-Zr имеют, по крайней мере, несколько уровней гетерогенности. Два уровня гетерогенности имеют размеры от единиц до десятков нанометров: ромбические ячейки типа Sm2(Co,Fe)17с≈1073 К, структурный тип Th2Z17] и матрица (границы ячеек) типа Sm(Co,Cu,Fe)5с≈875 К, структурный тип CaCu5] с размерами, соответственно, 70-100 нм и 15-25 нм (первый уровень наногетерогенности), при этом в матрице наблюдается градиент по меди (второй уровень наногетерогенности). Наногетерогенность обусловливает высокие значения локальной коэрцитивности и, как следствие, коэрцитивной силы по намагниченности. Кроме этого, как правило, наблюдается микрогетерогенность с размерами от единиц до десятков микрометров. Эти микрообласти несколько отличаются друг от друга по форме и размеру ячеек и границ ячеек, что приводит к различной температурной зависимости локальной коэрцитивности при относительно низкой температуре (ниже температуры Кюри материала границ ячеек - 875 К). Следствием этого является неоднородное размагничивание при температурах в интервале 300-875 К различных областей постоянного магнита (ПМ). Это приводит к существенному отклонению распределения магнитного поля ПМ от расчетного в рабочей зоне ПМ (магнитной системы с использованием магнита). При более высоких температурах (от 875 К до 1075 К) эти области имеют близкие значения коэрцитивности в этом интервале температур. Нами обнаружено, что для того чтобы осуществлять однородное частичное размагничивание ПМ в этом температурном интервале в собственном поле постоянного магнита, необходимо процесс размагничивания осуществлять при температурах 875-1025 К в замкнутой магнитной цепи {предварительно замкнув полюса магнита магнитопроводом, например, из материала с высокой точкой Кюри, а именно железо (армко) или пермендюр}. Выбор интервала рабочих температур обусловлен также следующими соображениями: в замкнутой магнитной системе при температуре ниже 875 К не происходит сколько-нибудь существенного размагничивания магнита, выше температуры 1025 К - магнит размагничивается более чем на 50%, что, как правило, не используется на практике. Замкнутая магнитная цепь позволяет не только повысить температуру размагничивания до оптимальной температуры, но и выровнять внутренние размагничивающие поля, воздействующие на магнит, если он не замкнут магнитопроводом. В процессе экспериментов установлено, что скорость охлаждения от рабочей температуры (875-1025 К) до 675 К должна быть не более 1 К/мин, что обусловлено необходимостью сохранения структурно-фазового состояния магнита, ответственного за такие параметры магнита, как коэрцитивная сила по намагниченности (jHc) и критическое поле (Hk).

Примеры реализации способа.

В качестве объекта частичного размагничивания выбран постоянный магнит, изготовленный из сплава типа Sm-Co-Fe-Cu-Zr (химический состав в мас. %: Sm - 25,12; Fe - 16,70; Cu - 5,79; Zr - 2,88, Со - ост.). Постоянный магнит в форме диска диаметром 30 мм и толщиной 8 мм с магнитной текстурой, перпендикулярной плоским поверхностям, имел следующие магнитные свойства: остаточная магнитная индукция (Br) - 1,10 Тл, коэрцитивная сила по намагниченности (jHc) - 2400 кА/м, критическое поле (Hk) - 1350 кА/м, максимальное энергетическое произведение (BHmax) - 236 кДж/м3. Первоначально ПМ был намагничен до насыщения импульсным магнитным полем 4000 кА/м, замкнут составным магнитопроводом из сплава типа пермендюр, марка 49КФ (Тс=1253К). Составной магнитопровод состоял из двух дисков D70 × h10 мм и кольца D70 × d50 × h8 мм. Замыкание магнитного потока намагниченного магнита осуществляют следующим образом: устанавливают ПМ соосно на один из дисковых магнитопроводов, соосно с дисковым магнитопроводом устанавливают кольцевой магнитопровод со стороны ПМ, далее устанавливают второй дисковый магнитопровод поверх кольцевого магнитопровода и ПМ. При этом фактически происходит замыкание магнитного потока ПМ внутри составного магнитопровода. Магнитную систему, состоящую из ПМ и составного магнитопровода, помещают в рабочую камеру вакуумной печи, создают необходимый вакуум (не хуже 0,1 Па), затем напускают в рабочую камеру инертный газ (аргон или гелий) и осуществляют нагрев до требуемой температуры, соответствующей требуемому уровню частичного размагничивания, с последующим охлаждением до комнатной температуры. Для контроля однородности частично размагниченных магнитов использовалась специальная магнитная система, которая представляла собой два соосных дисковых магнитопровода D70 × h10 мм, между которыми расположен кольцевой магнитопровод (D70 × d50 × h18 мм). Кольцевой магнитопровод выполнен с двумя отверстиями в диаметральном направлении вдоль оси, проходящей через центр рабочего зазора для установки датчиков Холла, соединенных с тесламетром. Два частично размагниченных постоянных магнита в форме дисков D30 × h8 мм устанавливают внутри магнитной системы с воздушным зазором 2 мм,

В таблице 1 приведены данные по напряженности магнитного поля в зазоре специальной магнитной системы в четырех точках, находящихся на разном расстоянии от центра магнитной системы после предварительного нагрева магнитов до различных температур в замкнутой магнитной системе.

Как видно из таблицы 1, разброс значений напряженности магнитного поля в зазоре МС при различном уровне размагничивания от 2 до 50% от исходного значения (760 кА/м) не превосходит 1,3%.

В таблице 2 приведены данные по напряженности магнитного поля в зазоре рабочей системе в четырех точках, находящихся на разном расстоянии от центра магнитной системы после предварительного нагрева магнитов до различных температур в разомкнутой магнитной системе (без магнитопроводов).

Как видно из таблицы 2, разброс значений напряженности магнитного поля в зазоре МС при различном уровне размагничивания от 2 до 50% от исходного значения (760 кА/м) существенно выше и находится в интервале 17-82%. Более низкие значения температур (см. табл. 2), при которых происходит частичное размагничивание магнитов в интервале 2-50%, обусловлено более высокими собственными размагничивающими полями магнита при отсутствии замыкающих магнитопроводов.

В таблице 3 представлены данные по зависимости магнитных параметров (jHc и Hk) от скорости охлаждения, от рабочей температуры, в частности от 1025 К до 675 К.

Как видно из таблицы 3, при скоростях охлаждения свыше 1,0 К/мин наблюдается существенное падение таких параметров, как jHc и Hk, ответственных за эксплуатационную стойкость магнитов. Скорость охлаждения от 675 К до комнатной температуры не влияет на эти магнитные параметры магнитов предположительно из-за низкой скорости диффузионных процессов в этом температурном интервале.

Предложенный способ частичного размагничивания наногетерогенных высококоэрцитивных магнитов типа Sm-Co-Fe-Cu-Zr позволяет сохранить однородность магнитных свойств магнитов при настройке и стабилизации магнитных систем при сохранении основных магнитных (jHc и Hk) параметров. Применение предложенного способа позволяет, в частности, повысить точность и стабильность работы навигационного оборудования и систем авиационной автоматики.

Способ частичного размагничивания наногетерогенных высококоэрцитивных магнитов типа Sm-Co-Fe-Cu-Zr путем их нагрева в инертной среде, отличающийся тем, что перед нагревом полюса магнита замыкают магнитопроводом, нагрев намагниченного до насыщения магнита осуществляют до рабочей температуры в интервале 875-1025 К, при этом охлаждение от рабочей температуры до 675 К осуществляют со скоростью не более 1 К/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для размагничивания бурового инструмента непосредственно в составе колонны бурильных труб. Устройство для размагничивания содержит катушку для пропускания размагничиваемой колонны бурильных труб, ротор для вращения колонны бурильных труб, размещенный на устье скважины выше катушки, систему управления электроприводом буровой лебедки, предназначенной для спуска-подъема колонны бурильных труб в обсадную колонну скважины.

Изобретение относится к области размагничивания судов, в частности судов с ферромагнитным корпусом. Может быть использовано также для электромагнитной обработки вытянутых крупногабаритных ферромагнитных объектов машиностроения: валов, турбин и прочего оборудования.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к размагничиванию судов с ферромагнитными корпусами, и касается вопросов определения оптимальных параметров цикла электромагнитной обработки (ЭМО).

Изобретение относится к намагничивающему устройству для магнитно-порошкового контроля колес. Технический результат состоит в повышении плотности магнитного потока.

Изобретение относится к способам для размагничивания рельсов. Способ устранения остаточной неравномерной намагниченности рельсов заключается в том, что на размагничивающей установке устанавливают одновременно два электромагнита, включенных разнополюсно.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания вращательного движения механической системы на постоянном токе. Технический результат - создание магнитного двигателя постоянного тока с использованием косокруговой конфигурации ротор-статорного или ротор-роторного магнитных полей (в зависимости от конструктивного исполнения).

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам. Технический результат состоит в упрощении намагничивания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при исследовании физической природы так называемого магнитного трения и его связи с магнитной восприимчивостью ферромагнетика, помещенного в изменяющееся внешнее магнитное поле.

Изобретение относится к электротехнике, к первичным источникам электроэнергии. Технический результат состоит в обеспечении полного промагничивания намагничиваемых элементов в радиальном направлении и повышении тем самым их магнитных характеристик.

Изобретение относится к электротехнике, к размагничиванию магнитных контуров индуктивности части объема веществ или полного объема, характеризуемого потерей магнитного момента.

Изобретение относится к получению высокочистых активных алмазоуглеродных материалов, которые могут быть использованы при суперфинишном полировании, в гальванике и медицине.
Изобретение относится к медицине, хирургии. Осуществляют воздействие на конкремент при контактной литотрипсии.

Изобретение относится к медицине, конкретно к электроформованным волокнистым материалам, используемым для изготовления раневых покрытий. Описан многослойный материал, чувствительный к штамму Enterococcus faecalis 49, содержащий слой нано- и ультратонких волокон из хитозана грибов или смеси хитозана грибов и хитозана животного происхождения с поверхностной плотностью слоя до 50 г/м2 и диаметром волокон в диапазоне до 1000 нм и/или до 10 мкм, который содержит ципрофлоксацин.

Изобретение может быть использовано при дуговой сварке и наплавке металлических деталей из высокопрочных сталей в среде защитного газа и под флюсом. Проволока состоит из металлического стержня с нанокомпозиционным покрытием, состоящим из металлической матрицы и наноразмерных частиц фторидов и боридов редкоземельных металлов с размером частиц менее 1000 нм, при следующем соотношении объемов матрицы и наноразмерных частиц в покрытии, %: металлическая матрица 55-96, наноразмерные частицы фторида или смеси фторидов редкоземельного металла 3-20, наноразмерные частицы борида или смеси боридов редкоземельного металла 1-25.

Изобретение относится к зубной пасте, содержащей загуститель, наполнитель, увлажняющий компонент, абразив и основу - воду очищенную, причем в качестве увлажняющего компонента используют глицерин, в качестве загустителя - целлюлозу монокристаллическую, в качестве наполнителя - цинка оксид, в качестве абразива - наноалмазы, при этом компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: загуститель - целлюлоза микрокристаллическая 17,91-17,56; наполнитель - цинка оксид 17,91-17,56; увлажняющий компонент - глицерин 11,94-11,70; основа - вода очищенная 51,74-50,68; абразив - наноалмазы 0,5-2,5.

Настоящее изобретение относится к нанонитям альфа-формы фталоцианина цинка (ZnPc HH), обладающим повышенными растворимостью в воде и диспергируемостью в воде, к композиту нанонити альфа-формы фталоцианина цинка/фенотиазина, к способу их получения и к содержащему их фотосенсибилизатору или к содержащей их фармацевтической композиции для предупреждения или лечения раковых заболеваний.

Изобретение относится к медицине, в частности к средству адресной доставки лекарств в клетки. Средство для адресной доставки лекарственного средства в клетки содержит природного происхождения нанотрубки галлуазита, которые отмывают в этаноле и воде, помещают в емкость с жидким лекарственным средством, вносят в вакуумный десикатор, где полости нанотрубок заполняются лекарством.

Изобретение относится к фильтру для сигарет, заключенному в оболочку, расположенную на конце бумажной гильзы с табаком или табачной смесью. В оболочке фильтра расположен фильтрующий элемент, выполненный из микропористого синтетического материала или из пористой фильтрационной бумаги.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способу эффективного повышения продуктивности цыплят-бройлеров при совместном применении внутримышечной инъекции наноформ железа и аргинина в составе рациона.

Изобретение относится к способу получения алкиловых эфиров жирных кислот (АЭЖК) и может быть использовано в нефтехимической, топливной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к полимерным композиционным наноматериалам на основе полиэтилентерефталата, предназначенным для изготовления однослойных емкостей в виде бутылок и контейнеров различного назначения, обладающих улучшенными значениями по показателям газопроницаемости. Технический результат достигается путем модификации полиэтилентерефталата нанокомпозитным полиамидом, который, в свою очередь, имеет в своем составе полиамид и органомодифицированный КАТАПАВ монтмориллонит, полученный путем полимеризации in situ. Композиционный материал по изобретению обладает улучшенными значениями по показателям проницаемости по O2 и паропроницаемости. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.
Наверх