Журналы →  Цветные металлы →  2017 →  №2 →  Назад

Материаловедение
Название Влияние оксидов Pr и Tb на магнитные параметры магнитотвердых материалов на основе сплава Pr – Fe – B
DOI 10.17580/tsm.2017.02.14
Автор Тарасов В. П., Кутепов А. В., Хохлова О. В., Рябова А. В.
Информация об авторе

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

В. П. Тарасов, профессор, заведующий кафедрой цветных металлов и золота
А. В. Кутепов, ведущий инженер Центра инжиниринга промышленных технологий
О. В. Хохлова, инженер кафедры цветных металлов и золота, эл. почта: hohlova.oksana.v@gmail.com
А. В. Рябова, магистрант кафедры цветных металлов и золота

Реферат

Большое научное и практическое значение для изготовления магнитотвердых материалов и производства постоянных магнитов имеют сплавы систем R – Fe – B (где R — редкоземельные металлы Nd, Рr) с основной фазой R2Fe14B. Исследованию данных сплавов и различных методов достижения их высококоэрцитивного состояния посвящено большое число работ. Основным недостатком магнитотвердых материалов (МТМ) системы Nd – Fe – B является их низкая температурная стабильность. Температурный коэффициент индукции этих материалов составляет примерно –0,1 %/ оС. Известно, что в магнитотвердых материалах системы Nd – Fe – B путем легирования тяжелыми редкоземельными металлами (ТРЗМ) и кобальтом можно изменять температурный коэффициент индукции от –0,1 до +0,1 %/ оС. К сожалению, легирование как ТРЗМ, так и кобальтом приводит к уменьшению остаточной индукции (BR) магнита. В связи с этим актуальным представляется выбирать такие легирующие элементы, которые позволяли бы повышать BR материала без ухудшения его температурной стабильности либо заменять неодим на празеодим в МТМ Nd – Fe(Со) – B для улучшения его низкотемпературных характеристик. В работе было показано, что замена Nd на Pr не только уменьшает количество вредных борсодержащих фаз, но и может привести к их полному исчезновению. Однако остаются другие фазы, в значительной степени влияющие как на магнитные свойства материала, так и на параметры процесса его изготовления. В данной работе было исследовано влияние оксидов Pr6О11 и Tb4O7 на магнитные параметры магнитотвердых материалов Pr15В7,2Fe в диапазоне концентраций до 2,2 % (мас.) Pr6О11 и 0,8 % (мас.) Tb4O7. Установлено, что в процессе спекания МТМ Pr – Fe – B, содержащего оксид Pr6O11, происходит взаимодействие оксида с высокопразеодимовыми фазами, формирующими доменную стенку, с их разрушением и образованием оксида Pr2O3. В результате доменная стенка ослабляется, и коэрцитивная сила по намагниченности HC I падает на 12 % (при 2,2 % Pr6O11). Показано, что при введении в МТМ Pr – Fe – B оксида Tb4O7 частицы оксида располагаются по границам зерна основной магнитной фазы Pr2Fe14B, укрепляя их. В результате происходит увеличение коэрцитивной силы по намагниченности HCI на 18 % (при 0,8 % Tb4O7).

Работа выполнена в рамках договора между Национальным исследовательским технологи ческим университетом «МИСиС» и ОАО НПО «Магнетон» (Москва, Россия) № 1/2015 от 28.07.2015 г., реализуемого при финансовой поддержке по постановлению Правительства РФ № 218 от 09.04.2010 г.

Ключевые слова Магнитотвердые материалы, постоянные магниты, магнитные характеристики, температурная стабильность, тербий, празеодим, оксид
Библиографический список

1. Wei L., Long J., Dewen W., Tianduo S., Jinghan Z. Rareearth-transition-metal-boron permanent magnets with smaller temperature coefficients // J. of Less-Common Metals. 1986. Vol. 126. P. 95–100.
2. Каблов Е. Н., Петраков А. Ф., Пискорский В. П. Магниты Nd – Fe – В c высокой температурной стабильностью // 13-я Международная конференция по постоянным магнитам : тез. докл. — Суздаль, 2000. С. 64.
3. Тарасов В. П., Игнатов А. С. Исследование и выбор наиболее эффективных легирующих добавок для повышения магнитных характеристик магнитотвердых материалов Nd – Fe – B // Цветные металлы. 2015. № 3. С. 24–26.
4. Мельников С. А., Пискорский В. П., Беляев И. В. и др. Температурные зависимости магнитных свойств спеченных сплавов Nd – Fe – В, легированных сплавами РЗМ с переходными металлами // Перспективные материалы. 2011. № 11. С. 201–207.
5. Maikov V. V., Ermakov A. E. еt al. The effects of mechanical grinding on the structural and magnetic properties of Dy2Fe14B1–xCx alloys // JMMM. 1995. Vol. 151. P. 167–172.
6. Каблов Е. Н., Петраков А. Ф., Пискорский В. П. и др. Влияние празеодима на магнитные свойства и фазовый состав материала системы Nd – Pr – Dy – Fe – Со – В // Металловедение и термообработка металлов. 2005. № 6. С. 12–16.
7. Cornejo D. R., Peixoto T. R. F., Reboh S. First-orderreversal-curve analysis of Pr – Fe – B-based nanocomposites // J. of Magne tism and Magnetic Materials. 2010. Vol. 322, No. 7. P. 827–831.
8. Shield J. E., Liu Y., Marr R., Chen Z., Ma B. M. The effect of transition metal additions on the microstructure and properties of nanocomposite Pr – Fe – B permanent magnets // IEEE Transactions on Magnetics. 2004. Vol. 40, No. 4. P. 2901–2903.
9. Каблов Е. Н., Пискорский В. П., Бурханов Г. С. и др. Термостабильные кольцевые магниты с радиальной текстурой на основе Nd(Pr) – Dy – Fe – Co – B // Физика и химия обработки материалов. 2011. № 3. С. 43–47.
10. Каблов Е. Н., Оспенникова О. Г., Пискорский В. П. и др. Фазовый состав спеченных материалов системы Рr – Dy – Fe – Со – В // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 52 (39). C. 5–10.
11. Valiev R. Z. Structure and mechanical properties of ultrafinegrained metals // Mat. Sci. Eng. 1997. Vol. 59. P. 234–236.
12. Benabderrahmane С., Berteaud P. Nd2Fe14B and Pr2Fe14B magnets characterisation and modelling for cryogenic permanent magnet undulator applications // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2012. Vol. 669. P. 1–6.
13. Kim A. S. Effect of oxygen on magnetic properties of Nd – Fe – B magnets // J. Appl. Phys. 2012. Vol. 64, No. 8. P. 3571–3573.
14. Kaihong D., Hogzhu X. Nd – Fe – B magnets by low oxygen process // Proceeding of the 21st International workshop on Rare-Earth magnets and Their Applications. — Bled, 2010. P. 183–186.
15. Wil F. et al. Development of sintered NdFeB magnets are the highest quality // Proc. of the 22nd Int. Workshop on Rare Earth Magnets & Their Applications. — Nagasaki, Japan, 2012. P. 421–425.
16. Ding K. et al. High-energy and high-coercivity sintered NdFeB magnets are produced by oxygen-free technology // Proc. of the 22nd Int. Workshop on Rare Earth Magnets & Their Applications. — Nagasaki, Japan, 2012. P. 183–186.
17. Cui X., Cheng X. N. Effect of Dy2O3 intergranular addition on thermal stability and corrosion resistance of Nd – Fe – B magnets // Intermetallics. 2014. Vol. 55. P. 118–122.
18. Skulj I., Douvalis A. P., Harris I. R. Characterisation of oxidation products of modified Nd – Fe – B type magnets // J. of Alloys and Compounds. 2006. Vol. 407, No. 1. P. 304–313.

Полный текст статьи Получить
Назад