Способ получения постоянных магнитов на основе неодим-железо-бор

Изобретение относится к получению литьем постоянных магнитов толщиной не более 40 мм из сплава на основе неодим-железо-бор (Nd-Fe-B) или празеодим-железо-бор (Pr-Fe-B). Способ включает заливку сплава в литейную форму и его объемную кристаллизацию при скорости охлаждения не менее 200 град/мин. За счет объемной кристаллизации получают слиток с ультрамелкозернистой структурой с размерами зерна менее 1 мкм без использования дополнительных технологических переделов. 2 ил.

 

Изобретение относится к области получения постоянных магнитов с мелкозернистой структурой из сплава, например, на основе неодим-железо-бор (Nd-Fe-B) или празеодим-железо-бор (Pr-Fe-B).

Известно, что магнитные свойства магнитов, например Nd-Fe-B, Pr-Fe-B, (коэрцитивная сила и остаточная индукция) могут быть заметно повышены путем измельчения зерна до нанокристаллического (с размером зерен менее 100 нм) или ультрамелкозернистого размера (с размером зерен менее 1 мкм).

В связи с этим используется, например, метод быстрой закалки Pr(Nd)-Fe-B, в результате которой в сплаве формируется нанокристаллическая структура с размером зерен менее 100 нм [Croat, J.J., Herbst, J.F., Lee, R.W., Pinkerton, F.E., J. Appl. Phys., 1984, vol. 55, No. 6, P. 2078].

Недостатком этой технологии является то, что сплав получается в виде тонких лент или порошков и требуется введение сложной дополнительной операции горячего компактирования и деформации порошков в вакууме.

В качестве ближайшего аналога принят способ получения постоянных магнитов из сплава на основе неодима, железа и бора, включающий заливку расплава в литейную форму и его охлаждение (RU 2461441 С2, 20.09.2012).

Недостатком данного способа является то, что сплав получают в виде достаточно крупных кусочков неправильной формы, устройство вторичного охлаждения с дробильным приспособлением имеет сложную конструкцию.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в получении слитка на основе неодим-железо-бор (Nd-Fe-B) или празеодим-железо-бор (Pr-Fe-B) с ультрамелкозернистыми размерами зерен (не более 1 мкм) без дополнительных технологических переделов.

Поставленная задача достигается тем, что способ получения постоянных магнитов толщиной не более 40 мм из сплава на основе неодима, железа, бора включает заливку расплава в литейную форму и его кристаллизацию, при этом расплав подвергают объемной кристаллизации при перемешивании и скорости охлаждения не менее 200°С/мин.

Микроструктура существенно влияет на магнитные характеристики литых постоянных магнитов. При равном химическом составе магнитные параметры значительно возрастают в образцах с ультрамелкозернистой структурой по сравнению с равноосной. Производство отливок с ультрамелкозернистой структурой из магнитотвердых сплавов связано с большими трудностями [Сидоров Е.В. Отливки магнитов с монокристаллической и столбчатой структурами. Теория и практика изготовления. - Владимир, 2007, 164 с.].

Тем не менее создание ультрамелкозернистой структуры в слитке возможно при организации объемной кристаллизации слитка.

Объемная кристаллизация теоретически возможна в однородном температурном поле во всем объеме расплава, залитого в литейную форму [Баландин Г.Ф. Основы теории формирования отливки. В 2-х частях. Ч. II. Формирование макроскопического строения отливки. Учебное пособие для машиностроительных вузов по специальности «Машины и технология литейного производства». - М.: Машиностроение, 1979. С. 118].

В реальности объемную кристаллизацию осуществить нельзя. Можно только приблизиться с определенной точностью к условиям объемной кристаллизации путем уменьшения толщины охлаждаемого расплава и увеличения интенсивности перемешивания кристаллизующегося расплава, что достигается при разливке сплава в литейную форму. При этом, когда отставание процесса кристаллизации в центре незначительно по сравнению с его ходом у поверхности формы, можно принять, что процесс близок к объемному.

Скорость затвердевания, Uз, отливки отражает влияние ее толщины, l0 [там же, с. 31]. В то же время скорость затвердевания прямо пропорциональна скорости, S, охлаждения слитка. Поэтому была экспериментально определена связь между толщиной, скоростью охлаждения и характеристикой строения отливки.

На фиг. 1 показана зависимость скорости, S, охлаждения расплава от толщины, l0, слоя расплава в литейной форме; на фиг. 2 - структура получаемого сплава при различных скоростях охлаждения слитка.

Из полученных результатов следует, что при скорости охлаждения слитка 200 град/мин и более слиток состоит из зерен с размерами не более 1 мкм, что достигается при толщине слитка до 40 мм.

Таким образом, при изготовлении сплава на основе неодим-железо-бор (Nd-Fe-B) за счет организации объемной кристаллизации в слитке образуется ультрамелкозернистая структура с размерами зерна менее 1 мкм, что достигается при скорости охлаждения слитка не менее 200 град/мин и при толщине слитка не более 40 мм.

Способ получения постоянных магнитов толщиной не более 40 мм из слава на основе неодим-железо-бора, включающий заливку расплава в литейную форму и его кристаллизацию, отличающийся тем, что расплав подвергают объемной кристаллизации при перемешивании и скорости охлаждения не менее 200°С/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства монокристаллических рабочих лопаток газовых турбин с повышенными характеристиками по ресурсу и рабочей температуре.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения из жаропрочного сплава отливок лопаток газовых турбин. Устройство содержит размещенную в вакуумном кожухе (2) технологическую камеру (16), которая поделена по горизонтали на зону нагрева и зону охлаждения теплоизоляционным экраном (9), установленным на стопорном кольце (14).

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает заливку расплавленного сплава в полость литейной формы через литейный канал.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье монокристаллических изделий, например рабочих лопаток турбин газотурбинных двигателей с заданной кристаллографической ориентацией.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья отливок с монокристаллической и направленной структурой из жаропрочных никелевых сплавов.

Изобретение может быть использовано для литья лопаток из жаропрочных сплавов с монокристаллической структурой. Устройство представляет собой керамическую форму, имеющую рабочие полости 1 лопаток, стартовые 2 и раздельные затравочные полости с затравками 3.

Изобретение может быть использовано для литья деталей, имеющих сквозные отверстия, в частности блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Способ включает подготовку литейной формы (2) с литейным стержнем (8-19) для образования сквозного отверстия (O1, O2), заливку расплава металла (S) в форму, охлаждение литой детали (Z1, Z2) до температуры ниже температуры начала кристаллизации расплава металла (S), но выше минимальной температуры, до которой при ускоренном охлаждении происходит образование высокопрочной структуры.

Изобретение относится к литейному производству. Шихтовую заготовку размещают в керамической форме или тигле, помещают в нижнюю область зоны нагрева двухзонной печи подогрева форм и нагревают в атмосфере инертного газа.
Заявленное изобретение относится к литейному производству. Керамическую форму обжигают при температуре от 800 до 1000°С в течение от 2 до 4 часов, охлаждают до температуры от 20 до 950°С и выдерживают при такой температуре в течение от 10 до 40 минут.

Изобретение относится к системе терморегуляции форм для литья под давлением, форм для кокильного литья и других подобных устройств. Система содержит резервуар (11), в котором находится жидкая охлаждающая среда, в частности вода, первичный гидравлический контур (12) для циркуляции жидкой охлаждающей среды от резервуара (11) к форме и от формы в резервуар через теплообменник (SC).

Изобретение относится к литейному производству. Нагретый до температуры выше температуры ликвидуса жаропрочный сплав через стояк 2 и коллектор 3 литниковой системы заливают в тонкостенную керамическую форму 1 с затравкой, расположенной в верхней части формы. Форму заполняют снизу вверх до контакта с затравкой 4 и по мере заполнения погружают ее через слой теплоизолирующего экрана в подогреваемую разгрузочную емкость 9 с расплавленным металлом 10, близким по плотности к сплаву отливки. Форму погружают в разгрузочную емкость на глубину, обеспечивающую одинаковый уровень сплава отливки в форме и расплавленного металла в емкости. Извлекают форму из разгрузочной емкости и охлаждают форму над поверхностью экрана потоком инертного газа, емкость заполняют расплавленным металлом. В процессе извлечения блок-формы из разгрузочной емкости стояк литниковой питательной системы подогревают. Обеспечивается повышение качества отливок за счет предотвращения растрескивания керамических форм и загрязнения сплава отливки. 5 ил.
Наверх