Способ получения анизотропных постоянных магнитов из быстрозакаленных сплавов системы железо-редкоземельный элемент-бор

Способ получения анизотропных постоянных магнитов из быстрозакаленных сплавов системы железо-редкоземельный элемент-бор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к получению постоянных магнитов путем горячего деформирования и может быть использовано в различных отраслях промышленности Целью изобретения является упрощение процесса и повышение магнитных свойств магнитов. Горячее компактирование и пластическая деформация совмещены в единый процесс, осуществляемый при температуре 0,63-0.70 от температуры плавления сплава при скоростях деформации ()-() и степени деформации 30-70%. Перед деформацией порошок из быстрозакаленного сплава помещают в контейнер из коррозионно-стойкого немагнитного материала с соотношением условных пределов текучести материала контейнера и быстрозякяленного сплава, равным 0,3-0,7, и доводят относительную плотность порошка до 75-90% Получены магниты с радиальной текстурой из сплавов Nd-Fe-B, Pr-Fe-B и Fe-(La, Се)-В с энергией (ВН)маКс 20,0- 24,2 МГс Э и коэффициентом магнитной анизотропии 1,4-1,9.1 з п. ф-лы,1 ил., 1 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

@т;.|.;,„..;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4601447/02 (22) 27,09.88 (46) 23.01.91. Бюл. N 3 (71) Институт проблем сверхпластичности металлов АН СССР (72) P.З,Валиев, В.В.Столяров, Р.M,Ôàéçèрахманов, Ф.В,Васильева и И.M,Mèëÿåâ (53) 621.762,275:621 318.12(088.8) (56) Европейский патент EP N. 0108474, кл. Н 01 F 1/04, 1984, Европейский патент EP ¹ 0138758, кл, Н 01 F 1/04, 1985. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ

ПОСТОЯННЫХ МАГHVITOB ИЗ БЫСТРОЗАКАЛЕННЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ )КЕЛЕЗОРЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЙ ЭЛ EMEHT — БОР (57) Изобретение относится к получению постоянных магнитов путем горячего деформирования и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения постоянных магнитов путем горячего деформирования, и може г быть испол ьзовано в металлургической, машиностроительной,. авиационной и электронной промышленности.

Целью изобретения является упрощение процесса и повышение магнитных

СВОАсТВ Mé HMTOB.

Предлагаемый способ заключается в совмещении процесса горячего компактирования и прессования с использованием в качестве защитной среды от окисления магнита металлической оболочки. Процесс осуществляют следующим образом.,5lJ „„1622082 А1 (s>)s В 22 F 3/14, 3/16. Н 01 F 1/08

Целью изобретения является упрощение процесса и повышение магнитных свойств магнитов, Горячее компактирование и пла- . стическая деформация совмещены в единый процесс, осуществляемый при температуре 0,63-0.70 от температуры плавления сплава при скоростях деформации (10 )-(5 10 )с и степени деформации

30 — 70%. Перед деформацией порошок из быстрозакаленного сплава помещают в контейнер из коррозионно-стойкого немагнитного материала с соотношением условных пределов текучести материала контейнера и быстроз каленного сплава, равн ы м 0.3 — 0,7, и доводят относительную плотность порошка до 75-90%. Получены магниты с радиальной текстурой из сплавов КНе-В, Pr-Fe-В и Fe-(La, Се)-В с энергией (ВН)макс = 20,024,2 МГс.Э и коэффициентом магнитной анизотропии 1,4-1,9, 1 з и, ф-лы,1 ил., 1 табл, В контейнер, выполненный из материа1 ла. соответствующего требованию

К с

0,3 стоz /сто,2 — 0,7, (1) с где opg u cJpg — условные пределы те-..учести материала контейнера и прессуемого сплава при температуре прессования, за-. гружают порошок из измельченной ленты быстрозакаленного сплава на основе железа с добавлением редкоземельных элементов и бора. имек>щего структуру с размером зерен 50 — 1000 нм. Оптимальный размер порошка после измельчения ленты выбирают из условия обеспечени1 максимальной плотности при заполнении контейнера и наи1622082 меньшей окисляемости. При плотности магнитного порошка в контейнере 75-90% его закрывают:пробкой из того же материала, что и контейнер, нагревают до температуры

0,63-0,7 Тлп (К), где Тлл — температура плавления (солидуса) магнитного сплава, и деформируют методом экструзии с противодавлением со скоростью деформации(10 2) -(5 10 ") с и степенью деформации

30-?0%. Сразу после. прессования пластической деформации магнит, находящийся в оболочке, вынимают иэ штампа, охлаждают на воздухе и определяют гистереэисные магнитные свойства.

При необходимости оболочку снимают методом механической обработки или электрохимии. B качестве материала контейнера могут бйть использованы коррозионно-стойкие: сплавы на основе меди или железа, например латунь, стали ферритного или аустенитного класса.

На чертеже изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Нагрев заготовок осуществляют в печах, прессование ведут на гидравлических прессах с усилием выше 100 т.с. Совмещение процесса компактирования и прессования . (пластической деформации) достигается эа счет применения противодавления и начального зазора между контейнером и внутренней стенкой матрицы.

При наложении давления в..начальнйй момент происходит свободная осадка контейнера, в процессе которой осуществляется компактирование; Степень компактности регулируется величиной зазора (DM-0K) и противодавления. После выборки зазора начинается непосредственно прессование, в процессе которого продолжается компактирование и формирование необходимой текстуры радиального типа.

Получение магнитов осуществляют в устройстве, которое состоит из матрицы 1, верхнего,2 и нижнего 3 пуансонов и индук-. тора 4. Исходным материалом служит сплав, состав которого приведен в таблице в виде фрагментов ленты, полученной быстрой закалкой из расплава на вращающийся со скоростью 20 м/с медный барабан в среде аргона. Толщина и ширина ленты составляют соответственно 40 мкм и 2 мм.

Микроструктура ленты — микрокристаллиты фазы RzFe«B размером 50-100 нм. Порошок из измельченной ленты 5 дисперсностью 30 мкм засыпается s металлический контейнер 6, закрывается пробкой 7 и компактируется при комнатной температуре в прессе усилием. до 10 т.с для достижения плотности, укаэанной в таблице. Контейнер выполнен иэ указанного в таблице материала и имеет геометрические размеры: l3» 29 мм; d» 25 мм; и 10 мм; Н = 60 мм. Контейнер с порошком покрывается смазкой, нагрева5 ется в индукционной печи со скоростью нагрева 100О/мин до температуры, укаэанной в таблице, и переносится в нагретый до той же температуры штамп, рабочий инструмент которого (1-3) выполнен из жаропроч10 ного сплава. Диаметры входного и выходного отверстий матрицы равны 30 и

dM20;1 мм .соответственно. Прессование осуществляют на прессе методом прямого выдавливания при усилиях прямого и проти15 водавления, степенях деформации и скоростях, указанных в таблице. Противодавление осуществляют введением в нижнюю полость матрицы нижнего пуансона, Альтернативным способом создания противодавления являет20 ся непрерывное прессование. на "проход", когда один образец выталкивается из конической части матрицы другим. Отпрессованный магнит охлаждают на воздухе., из него вырезают образец в виде кубика размером

25 2х2х2 мм и производят измерение магнитных свойств на вибромагнитометре в поле

20 кЭ в направлениях, параллельном и перпендикулярном направлению прессования.

Как следует из данных, приведенных в

30 таблице, предлагаемый способ (примеры 1—

3, 13 и 14) позволяет получать постоянные магниты с уровнем максимальной магнитной энергии (ВН) »с = 20 — 24 МГс 3, что выше, чем для магнитов, полученных изве35 стным (пример 15) способом, у которых (ВН)макс = 18 МГс .3. Кроме того, предлагаемый способ проще известного, так как совмещает процессы горячего компактирования и пластической деформации (прессования) в

40 одном цикле штамповки.

Иэ таблицы видно также, что прессование при температуре ниже 0,63 Тл . (650 С): со степенью деформации выше 70% и скорости деформации более 5.10 /с (приме.45 ры 7, 10 и 11) приводит к резкому возрастанию удельных усилий на инструменте, величина которых превышает. уровень допустимых напряжений для лучшего современного жаропрочного сплава, и, как следствие, к

50 поломке штампа. Повышение температуры прессования до 0,75 Т л (830 С), снижение степени и скорости деформации до 25% и

5-10 э/с соответственно (примеры 8,9 и 12) из-эа слабой текстуры и интенсивного роста

55 зерен понижает (В Н)мд» до 8,5 — 9,2 М Гс 3 и

К до 1,0 — 1,1.

В случае отклонения предварительной плотности в контейнере от предлагаемой (пример 4) или несоблюдения соотношения между условными пределами текучести ма1622082

Режим о ма ии

Приакти ованная лента

Плотность порошка в контейнере..

% от теоретической

ТK С) 6 ыстрозаньгй териал гт 2 контейнера гг 0,2 мер

1зВ

Аустенитная сталь

0;63(650) 0,7 0,70(760)

О. 65(680) 0,3

0,5 г ввз NduB

Гвтт 41888

Латунь

Аустенитнав сталь

То же

0,70(.760)

0,70(760)

0,63(650) 0,7

0,7

0,75

Гевз Nd188n

Жароп рочный сплав

МеЛь

Гевз гчг1 гзВл

0,63(650)

О. 60(610)

0,75(830)

0,70(760)

0,70(760) РЕ7714а5ВВ

0.2

0.7

Аустенитвая сталь

То же

Гевз М0188

Еевз Ndi-з.,Bп

30

0,7

0,7

0.7

Few Nd>gB<

Еевз JdigBd оввз г И 138

Ревз г11зВ

Fe

Få Г 4-8 териалов контейнера и сплава (примеры 5 и

6) снижается уровень магнитной энергии получаемых магнитов.

Использование предлагаемого способа позволяет улучшить магнитные и эксплуата- 5 ционные характеристики постоянных магнитов. системы железо — редкоземельный элемент — бор с радиальной текстурой и повысить экономичность их изготовления.

Формула изобретения

1. Способ получения анизотропных постоянных магнитов из быстрозакаленныx сплавов системы железо — редкоземельный элемент — бор, включающий измельчение 15 лент быстрозакаленных сплавов, горячее компактирование и пластическую деформацию, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения магнитных свойств магнитов, перед компактирова- 20

6 (7

8 !

11

12

13

Известный нием порошок из измельченной ленты быстрозакаленных сплавов помещают в контейнер из коррозионно-стойкого немагнитного материала с соотношением условных пределов текучести материалов контейнера и быстрозакаленного сплава, равным 0,3 — 0,7, при температуре пластической деформации, доводят относительную плотность порошка в контейнере до 75-90%, а горячее компактирование и пластическую деформацию осуществляют одновременно при температуре 0,63 — 0,70 от температуры плавления сплава, причем деформацию проводят со степенью 30 — 70% при скорости деформации 10 - 5 10 с

2, Способ по п,1, отличающийся тем,что в качестве коррозионно-стойкого немагнитного материала контейнера. используют нержавеющую сталь аустенитного класса или сплавы на основе меди.

1622082

Продолжение таблицы

Пример

Режим д

30

1,5

650

5.10 . 5.102

510

Разрывные трещины

Застрял а штампе

Удовлетворительноее

То же

Застрял в штампе

То же

Удо влета рительное

То же

Удовлета рительное

0.2р

15,0

100

>800

0„2р 70

0,2р

600

9,0.2

1,0

5.10

5.10 а

0.2р

0,2р

> 800

10

8.5

>800

650. 17,5, 11

10о

5 10

0,2р

0,2р

100

655 10 2

5.10 з

3.10. 22;4

20,1

18,0

0,2р

0,2р

700 . 69220

1,4

18

1,18

100

13

14

Известный

100

П р и и Е ч а н и е:оклад/Фо - соотношение условных пределоа текучести материалов контейнера и быстрозаклаенного сплава, Тт К вЂ” температура горячего компактироаания и прессования (пластической деформации) а долях от температуры плавления быстрозакаленного сплава, F. — степень деформации., я -скорость деформации.1/с.

KB2 /Bz, B2 /82 — остаточная индукция в радиальном и осевом направлениях.

1.622082

Составитель В.Туров

Техред М.Моргентал

Корректор И.Зрдейи

Редактор И.Дербак

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул;Гагарина, 101

Заказ 73 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5