Способ получения модифицированной лигатуры неодим-железо для постоянных магнитов неодим-железо-бор


 


Владельцы патента RU 2626841:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) (RU)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения модифицированной лигатуры неодим-железо для постоянных магнитов неодим-железо-бор. В расплавляемую в печи шихту вводят модификатор в виде нанодисперсного механически активированного порошка оксида неодима, плакированного железом, с размером частиц 50-100 нм, в количестве 0,03-0,07 мас.% от массы шихты, осуществляют выдержку полученного расплава лигатуры, после чего расплав сливают в изложницу, температура нагрева которой составляет 100-200°С. Изобретение позволяет получить постоянные магниты с более высокими магнитными свойствами за счет получения лигатуры с мелкокристаллической зернистой структурой, т.е увеличить магнитную индукцию на 20% и коэрцитивную силу на 30%. 1 ил.

 

Изобретение относится к металлургии получения сплавов и лигатур, предназначенных для производства постоянных магнитов (ПМ), например сплавов на основе систем неодим-железо-бор и/или лигатур неодим-железо, используемых для повышения магнитных характеристик ПМ.

Для получения магнитов с большой коэрцитивной силой необходимо проводить окончательное намагничивание ПМ при оптимальных размерах частиц магнитного сплава, соизмеримых с размерами доменов, при минимальном разбросе гранулометрического состава. Для ПМ доменные размеры составляют 2-10 мкм. Для получения магнитных частиц с такими размерами возможно использование механического воздействия на лигатуру или магнитный сплав: дробление с последующим тонким измельчением. После механического измельчения получаемый порошок классифицируют и часть фракций (более 10 мкм) возвращают на дополнительное измельчение. Недостатками механического измельчения сплавов и/или лигатур до заданных параметров (2-10 мкм) являются большие энергозатраты и трудоемкость процесса.

Известно [Пикунов М.В., Беляев И.В., Сидоров Е.В. Кристаллизация сплавов и направленное затвердевание отливок: Моногр. / Владим. гос. ун-т. Владимир, 2002. - 214 с.], что для создания мелкокристаллической (2-10 мкм) структуры получаемых сплавов необходимо организовать процесс кристаллизации непосредственно в объеме сплава. Для этого вводят в расплав порошки, содержащие тугоплавкие дисперсные частицы.

Известен способ модифицирования чугунов и сталей [RU №2121510, С21С 1/00, С21С 7/00, С22С 35/00, опубл. 10.11.1998 г.], принятый за прототип. Способ включает введение в расплав смеси тугоплавких дисперсных неметаллических частиц и вещества-протектора под струю расплавленного металла в виде порошка с размером частиц не более 0,1 мкм, полученного совместным помолом смеси тугоплавких дисперсных неметаллических частиц и вещества-протектора.

Недостатком этого способа является то, что после введения дисперсных неметаллических частиц в расплав, в последнем появляются нежелательные механические примеси, отрицательно влияющие на качество конечного продукта.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в получении постоянных магнитов с более высокими магнитными свойствами за счет получения сплава с мелкокристаллической зернистой структурой, получаемой при объемной кристаллизации во время остывания слитка.

Поставленная задача решается тем, что способ модифицирования магнитных сплавов и лигатур включает введение в расплав мелкодисперсных частиц, при этом частицы состоят из оксидов редкоземельных элементов, плакированных железом, с размерами 50-100 нм, их количество в расплаве составляет от 0,03 до 0,07% мас. от массы шихты, а температура изложницы для расплава составляет 100-200°С.

Предлагаемый способ модифицирования магнитных сплавов и лигатур опробован для лигатуры Nd-Fe. На фиг. 1 показаны микрофотографии полученной лигатуры без модификатора (а) и с использованием модификатора (б).

Эксперименты по добавке модификатора проводили в вакуумной индукционной установке УППФ-3М в аллундовых тиглях. Получаемый расплав сливали в медную изложницу с возможностью подогрева.

Условия проведения экспериментов:

- масса шихты - 22,8 кг;

- температура нагрева тигля - 1500°С;

- защитная среда в тигле - аргон;

- модификатор - нанодисперсный механоактивированный порошок оксида неодима, плакированный железом, в количестве 0,05% мас. от массы слитка;

- состав расплава: Nd - 75%, Fe - 25%.

Шихту расплавляли в индукционной печи и в нее добавляли модификатор. После выдержки расплава 2-3 мин в тигле, его сливали в медную изложницу. Выдержка необходима для равномерного распределения модификатора в объеме расплава за счет индукционного перемешивания.

Нагрев изложницы до 150°С позволяет «задержать» начало кристаллизации расплава у стенок изложницы, что позволяет вместе с индукционным перемешиванием получать более равномерное распределение модификатора во всем объеме расплава.

Полученный слиток дробили на прессе, из центра слитка брали образец, шлифовали по торцу и анализировали на электронном микроскопе Philips SEM 515 (см. фиг. 1). Из микрофотографий видно, что поверхность модифицированной лигатуры выглядит более "рыхлой", с меньшим размером зерен (0,1-1,0 мкм).

При измельчении такого слитка его разрушение происходит по границам зерен и с меньшими усилиями, что облегчает сам процесс измельчения и в результате получаются частицы заданных размеров.

При использовании этой лигатуры для легирования магнитных сплавов Nd-Fe-B, выплавленных по стандартной технологии, было отмечено увеличение хрупкости полученных слитков во время их измельчения и увеличение магнитных свойств получаемых ПМ .

Добавка модификатора в количестве 0,05% мас. от массы шихты позволяет увеличить у ПМ магнитную индукцию до 1,25 Тл и коэрцитивную силу до 7,9-8,8 кЭ, по сравнению с магнитной индукцией 1,02 Тл и коэрцитивной силой 5,75-6,0 кЭ для ПМ без модификатора и подогрева изложницы. Кроме того, добавление модификатора в виде мелкодисперсного порошка РЗЭ, плакированного железом, в количестве 0,05% мас. от массы шихты, практически не влияет на состав постоянного магнита. Модификатор позволяет получать более однородную фракцию мелкодисперсных частиц после дробления, при снижении энергозатрат за счет более «рыхлой» мелкокристаллической структуры сплава (лигатуры) и отсутствия повторного помола части сплава (лигатуры).

Способ получения модифицированной лигатуры неодим-железо для постоянных магнитов неодим-железо-бор, характеризующийся тем, что в расплавляемую в печи шихту вводят модификатор в виде нанодисперсного механически активированного порошка оксида неодима, плакированного железом, с размером частиц 50-100 нм, в количестве 0,03-0,07 мас.% от массы шихты, осуществляют выдержку полученного расплава лигатуры, после чего расплав сливают в изложницу, температура нагрева которой составляет 100-200°С.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к горячему изостатическому прессованию металлургического порошкового материала. Торцевая пластина для контейнера содержит центральную область и основную область, простирающуюся радиально от центральной области и заканчивающуюся в углу по периметру торцевой пластины кромкой контейнера.

Изобретение относится к получению композитного материала на основе медной матрицы. На поверхность углеродных нанотрубок химически осаждают металл из ряда, включающего медь, свинец, олово, цинк, алюминий и серебро, с получением модифицированных углеродных нанотрубок, которые затем смешивают с порошком меди, имеющим размер фракции 3-10 мкм.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению высококачественных слитков и заготовок изделий из легированных интерметаллических сплавов на основе гамма-алюминида титана.

Изобретение относится к изготовлению композиционного материала для изделий электронной техники СВЧ на основе металлической матрицы в виде алюминиевого сплава и неметаллического наполнителя в виде карбида кремния.

Группа изобретений относится к металлургии, в частности к производству металлокомпозитов, а также может быть использована для обработки других сплавов. Способ получения композиционного сплава Al-Ti, упрочненного алюминидами титана Al3Ti, включает плавление и обработку расплава в непрерывном режиме в плавильной емкости с помощью поршня-вибратора, погружаемого в расплав и совершающего низкочастотные колебания в диапазоне 16-160 Гц с амплитудой δ, определяемой по выражению δ=1500η/(R02μρ), где η - динамическая вязкость расплава, μ - частота колебаний, ρ - плотность сплава, R0 - радиус поршня.

Изобретение относится к получению заготовок из тугоплавких и жаропрочных сплавов на основе интерметаллидов системы Nb-Al, предназначенных для изготовления деталей с повышенными рабочими температурами эксплуатации.

Изобретение относится к литейному производству в области металлургии, в частности к модифицированию литейных алюминиевых сплавов. Пруток изготавливают путем раскатки алюминиевой пластины до толщины 0,2-0,3 мм, рекристаллизации полученной алюминиевой ленты при температуре 200-300°С, нанесения на нее рассыпчатого модификатора на основе наноуглерода и последующей запрессовки ленты с модификатором в пруток.

Изобретение относится к металлургии, а именно к модифицированию алюминиево-кремниевых сплавов доэвтектического и эвтектического составов и может быть использовано в технологии приготовления алюминиево-кремниевых сплавов для получения фасонных отливок.

Изобретение относится к изготовлению пористых изделий из псевдосплавов на основе вольфрама. Способ включает приготовление порошкообразной шихты, содержащей 95 мас.% вольфрама, остальное - никель и железо в соотношении 7:3, введение в шихту порообразователя, прессование шихты с получением заготовки, удаление порообразователя из заготовки и спекание.

Группа изобретений относится к спеченному композитному материалу и получению из него инструментов, а именно формующих или измельчающих. Способ получения спеченного композитного материала включает спекание состава, содержащего по меньшей мере один твердый носитель, выбранный из группы, состоящей из карбидов, нитридов, боридов и карбонитридов, и связующий сплав, включающий от 66 до 93 мас.% никеля, от 7 до 34 мас.% железа, от 0 до 9 мас.% кобальта и до 30 мас.% одного или нескольких элементов, выбранных из группы, состоящей из W, Mo, Cr, V, Та, Nb, Ti, Zr, Hf, Re, Ru, Al, Mn, B, N и С.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов, используемых для легирования стали. Сплав содержит, мас.%: ванадий 30,0-35,0; углерод 0,5-1,0; хром 8,0-10,0; ниобий 8,0-12,0; селен 0,5-1,0; железо - остальное.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для внепечной обработки металлургических расплавов с помощью порошковой проволоки. Порошковая проволока состоит из металлической оболочки и наполнителя из механической смеси порошков магния и пассивирующей добавки.

Изобретение относится к области металлургии, а конкретно к внепечной обработке жидкой стали в сталеразливочном ковше. Устройство для внепечной обработки жидкой стали в сталеразливочном ковше содержит верхний и по крайней мере один нижний электрод, токоподвод и трубопровод подвода инертного газа.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали до получения стали с содержанием углерода менее 0,05 мас.%. Способ включает стадии образования шлака на расплавленной стали, доведения вакуума над комбинацией шлака и расплавленной стали до величины менее 5 мм рт.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали в дуговых электросталеплавильных печах. В способе осуществляют выплавку стали в печи, выпуск стали в сталь-ковш при температуре стали 1620-1690°С в течение 3-6 мин, во время выпуска присаживают карбид кальция в количестве 0,1-3,0 кг на тонну стали в стальных емкостях, содержащих карбид кальция в количестве 5-30 кг фракционным составом не более 30 мм, присаживают кремний и марганецсодержащие ферросплавы в количестве до 50 кг на тонну стали, известь в количестве до 12 кг на тонну стали, после чего сталь отдают на последующую внепечную обработку.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства высоколегированной стали в комплексе для производства стали с множеством производственных участков, включающих одну электрическую дуговую печь, ковшовую металлургическую печь и участок вакуумной дегазации.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве низкоуглеродистых сортов феррохрома. В способе используют шихту в виде гомогенезированной смеси измельченных материалов при соотношении (%): хромового концентрата, извести и ферросилиция 75% (45-44):(40-44):(15-12) соответственно, производят выпуск феррохрома из электропечи при содержании углерода 0,08-0,20% и его вакуум-кислородное обезуглероживание в ковше до содержания углерода 0,03-0,01%.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства нетекстурированной электротехнической листовой стали. Способ включает процесс вакуумного рафинирования (RH), причем процесс RH включает последовательное проведение стадии обезуглероживания, стадии раскисления алюминием и стадии добавления кальциевого сплава, при этом отношение промежутка времени между моментом времени для добавления алюминия на указанной стадии раскисления алюминием и моментом времени для добавления кальциевого сплава на указанной стадии добавления кальциевого сплава к промежутку времени между моментом времени для добавления алюминия на указанной стадии раскисления алюминием и конечным моментом времени процесса рафинирования RH составляет 0,2-0,8.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали с повышенным комплексом служебных свойств.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве марганецсодержащей стали с использованием в качестве легирующих - оксидных марганецсодержащих материалов.

Изобретение относится в области нанотехнологии, медицины и ветеринарии. Предложен способ получения нанокапсул смеси биопага-Д с бриллиантовой зеленью.
Наверх