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
Д. А. Кутепов, инженер Центра инжиниринга промышленных технологий
О. В. Хохлова, инженер кафедры цветных металлов и золота, эл. почта: hohlova.oksana.v@gmail.com

Магнитные материалы во многом определяют развитие энергосберегающих технологий, экологически чистых видов транспорта, приборов бытовой техники и медицины, электронного приборостроения. Более высокоэнергетическими постоянными магнитами являются магниты на основе редкоземельных металлов. В настоящее время магнитотвердые материалы (МТМ) на основе сплава Pr₁₅Fe_77,8В_7,2 являются наиболее перспективными материалами для производства постоянных магнитов для криогенных систем и элементов космических аппаратов, работающих при сверхнизких температурах (до минус 180 ^оС). Известно, что все редкоземельные магнитные материалы получают по технологии порошковой металлургии, одной из операций которой является компактирование (прессование) мелкодисперсных порошков МТМ в текстурующем магнитном поле. В настоящее время самым распространенным способом компактирования является сухое компактирование. При этом получение порошков МТМ и их компактирование необходимо проводить в защитной инертной атмосфере (азота или аргона), поскольку данные порошки легко окисляются на воздухе, что приводит к падению их магнитных характеристик. Альтернативой является мокрое компактирование, при котором получение порошков МТМ и их компактирование проводят в среде инертных жидкостей, обеспечивающих более надежную защиту порошков МТМ от воздействия окружающей среды. В данной работе была исследована зависимость плотности заготовок МТМ на основе сплава Pr₁₅Fe_77,8В_7,2 от усилия прессования при мокром способе компактирования в диапазоне удельных давлений от 15 до 200 МПа. Установлено, что процесс мокрого компактирования в диапазоне удельных давлений от 15 до 75 МПа с высокой точностью описывается уравнением ρ = 0,0594ln(P/P_кр) + 1, а в диапазоне от 75 до 200 МПа — уравнением lgP = 9,151lgρ+ 3,825. Показано, что при изменении объемного содержания порошка МТМ в суспензии изопропилового спирта от 5 до 50 % регрессия расчетной плотности не превышает 1 %, а критическое давление прессования находится в интервале от 6287 до 6683 МПа.

Работа выполнена в рамках договора между Национальным исследовательским технологическим 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.

1. Ormerod J. The physical metallurgy and processing of sintered rare-earth permanent magnets // International Rare Earth Conference, ETH Zurich, Switzerland, March 4–8. 1985. P. 49–68.
2. Rodewald W., Blank R., Wall B., Reppel G. W., Zilg H. D. Production of Sintered Nd – Fe – B Magnets with a Maximum Energy Density of 53 MGOe // Proc. 16^th Int. Workshop on RE Magnes and Their Applications, Sendai, Japan. 2000. P. 119–126.
3. Gutfleisch O., Willard M. A., Bruck E., Chen C. H., Sankar S. G., Liu J. P. Magnetic materials and devices for the 21^st century: stronger, lighter, and more energy efficient // Adv. Mater. 2011. Vol. 23. P. 821–842.
4. Болтачев Г. Ш., Волков Н. Б., Кайгородов А. С. Особенности одноосного квазистатического компактирования оксидных нанопорошков // Российские нанотехнологии. 2011. Т. 6, № 9/10. С. 125–130.
5. Samodurova M. N., Barkov L. A., Ivanov V. A. et al. High-energy treatment of monolithic and powder materials by pressure // Metallurg. 2013. No. 4. P. 88–93.
6. Савченко А. Г. Магниты Nd – Fe – B и перспективные технологии их производства // Научно-практический семинар «Научно-технологическое обеспечение деятельности предприятий, институтов и фирм». — М. : МГИУ, 2003. C. 113–115.
7. 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. V. 669. P. 1–6.
8. Дубынина Л. В., Игнатов А. С., Тарасов В. П. Функциональные свойства тканевых магнитов с наполнителями на основе частиц феррита стронция // Цветные металлы. 2015. № 3. С. 26–29.
9. Sagawa M. Development and prospect of the Nd – Fe – B sintered magnets // REPM Proc. 21^st Int. Workshop on RE Magnets and Their Applications, Bled, Slovenia / ed. H. Kaneko, M. Homma, M. Okada. 2010. P. 183–186.
10. Менушенков В. П. Структурные превращения и коэрцитивная сила в сплавах для постоянных магнитов. Часть II. Спеченные сплавы на основе Sm – Co и Nd – Fe – B // Горный информационно-аналитический бюллетень. Вып. 1. — М. : МГГУ, 2007. С. 163.
11. Tarasov V. P., Ignatov A. S. Study of homogenization effect on the phase composition of Sm₂(Fe, Co)₁₇ alloys // Non-Ferrous Metals. 2016. No. 2. P. 44–46.
12. Нагата X., Сагава М. Идеальная технология получения спеченных магнитов Nd – Fe – B. Материаловедение и металлургия. Перспективные технологии и оборудование // Материалы семинара. — М. : МГИУ, 2003. C. 105–113.
13. ГОСТ 25280–90. Порошки металлические. Метод определения уплотняемости. — Введ. 1991–07–01.
14. Тorre C. Berg- und Hüttenmännische Monatshefte. — Viena, 1948. — 67 p.
15. Agte C., Petrdlik M. Kurs praskove metallurgie. — Praha, 1951. — 113 p.
16. Жданович Г. М. Теория прессования металлических порошков. — М. : Металлургия, 1969. — 264 с.
17. Бальшин М. Ю., Двилис Э. С., Качаев А. А. Порошковое металловедение. — М. : Металлургиздат, 1948. — 332 с.
18. Хасанов О. Л. Метод коллекторного компактирования нано- и полидисперсных порошков. — Томск : ТПУ, 2008. — 102 с.
19. Самодурова М. Н., Барков Л. А., Мымрин С. А., Иванов В. А., Джигун Н. C. Теоретические и экспериментальные зависимости плотности от усилий компактирования порошковых заготовок // Вестник ЮУрГУ. Металлургия. 2013. Т. 13, № 1. С. 150–153.