МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО Российский патент 2003 года по МПК H01F1/57 

Описание патента на изобретение RU2202134C2

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к магнитным материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов с металлами группы железа.

Известен магнитный материал следующего химического состава, ат. %: Nd15(Fe1-xCoх)77B8, x=0-0,2 [1].

Недостатками магнитного материала являются:
1. Недостаточно высокая термостабильность, а именно величина температурного коэффициента магнитной индукции |α| не может быть меньше 0,074%/oС.

2. Значительное уменьшение коэрцитивной силы (Нci) с уменьшением |α|.

Изделиями из известного магнитного материала являются, например, призмы, цилиндры, кольца с аксиальной текстурой и т.д. Недостатками изделий являются:
1. Недостаточно высокая прочность изделий при повышении термостабильности материала.

2. Недостаточно высокое значение величины Нci накладывает ограничения на геометрические размеры изделий.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, неодим, тербий, имеющий состав, соответствующий формуле
(Nd1-x1-x2Tbx1Rx2)14-17(Fe1-y1Coy1)75-80Ty2B6-8,
где R - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Dy, Но, Er, Tm, а Т - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Аl, Ga, Ti, Nb, Mo, причем
х1+х2=0,1-0,99;
х1/х2≥0,10;
y1=0,2-0,5;
y2=0,01-10 aт.% [2].

Недостатками магнитного материала-прототипа являются:
1. Недостаточно высокие магнитные свойства. Например, остаточная индукция (ВR) не может быть более 10,7 кГс.

Изделиями из магнитного материала-прототипа являются, например, призмы, цилиндры, кольца с аксиальной текстурой, кольца с радиальной текстурой и т. д. Недостатками изделий являются:
1. Недостаточно высокая прочность изделий.

2. При шлифовке кольцевых магнитов с радиальной текстурой (КМРТ) наблюдается высокий процент брака (расколы и трещины), а следовательно, низкий выход годных магнитов.

Технической задачей изобретения является увеличение магнитных свойств, увеличение прочности изделий, увеличение выхода годных кольцевых магнитов с радиальной текстурой.

Техническая задача достигается тем, что магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, неодим, а также по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, дополнительно содержит по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы самарий, лантан, церий, празеодим, при этом химический состав соответствует формуле, ат.%:
(Nd1-x1-x2R1x1R2x2)14-20(Fe1-y1Coy1)oст.В5-8,
где R1 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Tb, Dy, Но, Еr, Тm, а R2 - по меньшей мере один из элементов, выбранный из группы Sm, La, Ce, Pr,
х1+y2=0,05-0,99;
x2/x1=0,01-9;
y1=0,005-0,35
Магнитный материал дополнительно содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь, при этом химический состав соответствует формуле, ат.%:
(Nd1-x1-x2R1x1R2x2)14-20(Fe1-ylCoy1)oст.•Ty2B4-9,
где Т - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Al, Ga, Ti, Nb, Мо, Сu,
y2=0,01-5.

Изделие, выполненное из указанного выше магнитного материала.

Известно, что в системе Nd-Fe-B примесь Рr приводит к некоторому уменьшению величины BR, а примеси La, Се и особенно Sm являются крайне вредными и резко уменьшают BR и Hci. Авторами установлено, что положительное влияние Sm, La, Се, Рr на магнитные свойства магнитного материала связано с нулевым (La, Се) либо достаточно малым (Sm, Рr) магнитных моментов их ионов, по сравнению с другими РЗМ ионами. Положительное влияние Al, Ga, Ti, Nb, Мо, Сu связано с усилением действия Sm, La, Се, Рr на магнитные свойства материала за счет измельчения зерна основной магнитной фазы и появления дополнительных высокодисперсных фаз. Авторами установлено, что положительное влияние Sm, La, Се, Рr на прочность изделий, особенно кольцевых магнитов с радиальной текстурой, связано с изменением термомеханических свойств материала и его фазового состава.

Пример осуществления
Сплав заданного состава выплавляли в вакуумной индукционной печи, а кольцевые магниты с радиальной текстурой изготавливали по обычной порошковой технологии. Прочность кольцевых магнитов с радиальной текстурой оценивали по относительному количеству (в процентах) годных радиальных колец (без трещин и расколов) после шлифовки. Размер спеченных колец составлял: наружный диаметр (⊘н) - 17,8 мм, внутренний диаметр (⊘в) - 11,1 мм, высота (h) - 5 мм. Заготовки шлифовали до размеров: ⊘н=16,5 мм, ⊘в=12,2 мм, h=3,0 мм. Составы предлагаемого магнитного материала и материала-прототипа, а также их свойства приведены в таблице. В строках 1, 2 приведены граничные значения составов. В строках 3, 4, 5 промежуточные значения составов.

Как видно из таблицы, величина BR увеличивается на 17-39%, Нci увеличивается в 1,1-2,1 раза, максимальное энергетическое произведение (BH)max - в 2,4-3,8 раза, а выход годных магнитов увеличивается в 2,4 раза по сравнению с магнитным материалом-прототипом.

В таблице приведен состав магнитного материала с величиной α=-0,02%/oC. По магнитным свойствам этот материал соответствует материалам на основе Sm-Co, однако цельные радиальные кольца из материалов Sm-Co (с приведенными выше размерами) не могут быть изготовлены принципиально. Таким образом, предложенный магнитный материал позволяет изготавливать радиальные кольца со свойствами выше, чем у прототипа, и со значительно более высоким выходом годных.

Применение предложенного магнитного материала и изделия из него позволяет повысить точность и надежность навигационных систем летательных аппаратов, в частности, динамически настраиваемых гироскопов.

Источники информации
1. Sagawa M., Fujimura S., Yamamoto H., Matsuura Y. IEEE Trans. Magn., 1984, v. MAG-20, 5, p.1584-1589.

2. Патент 2136069, РФ.

Похожие патенты RU2202134C2

название год авторы номер документа
МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2007
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Пискорский Вадим Петрович
  • Валеев Руслан Анверович
  • Сычев Игорь Викторович
  • Терешина Ирина Семеновна
  • Белоусова Валерия Александровна
RU2368969C2
МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2004
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Пискорский Вадим Петрович
  • Валеев Руслан Анверович
  • Макаров Евгений Антонович
  • Сычев Игорь Викторович
RU2280910C1
МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2001
  • Каблов Е.Н.
  • Лукин В.И.
  • Пискорский В.П.
  • Брук Л.А.
  • Константинов Д.А.
  • Сорокин С.А.
  • Валеев Р.А.
  • Коврижкин О.И.
RU2212075C1
МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2003
  • Каблов Е.Н.
  • Пискорский В.П.
  • Брук Л.А.
  • Валеев Р.А.
  • Макаров Е.А.
  • Сычев И.В.
RU2244360C1
МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2013
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Пискорский Вадим Петрович
  • Валеев Руслан Анверович
  • Бузенков Александр Владимирович
RU2537947C1
МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2012
  • Бурханов Геннадий Сергеевич
  • Лукин Александр Александрович
  • Перевощиков Павел Сергеевич
  • Сергеев Сергей Владимирович
  • Кольчугина Наталья Борисовна
  • Клюева Наталия Евгеньевна
  • Дормидонтов Андрей Гурьевич
RU2500049C1
МАГНИТОТВЕРДЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2015
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Оспенникова Ольга Геннадиевна
  • Пискорский Вадим Петрович
  • Валеев Руслан Анверович
  • Резчикова Инесса Игоревна
  • Королев Дмитрий Викторович
  • Бузенков Александр Владимирович
  • Сульянова Елена Александровна
  • Чередниченко Игорь Валерьевич
  • Моргунов Роман Борисович
RU2604092C1
МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2014
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Оспенникова Ольга Геннадиевна
  • Пискорский Вадим Петрович
  • Валеев Руслан Анверович
  • Резчикова Инесса Игоревна
  • Королёв Дмитрий Викторович
  • Бузенков Александр Владимирович
RU2578211C1
МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ 1998
  • Савич А.Н.
  • Пискорский В.П.
RU2136069C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ МАГНИЯ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2000
  • Каблов Е.Н.
  • Фридляндер И.Н.
  • Волкова Е.Ф.
  • Гуревич Ф.Л.
  • Горбань Н.В.
  • Спирякина Г.И.
  • Садков В.В.
RU2184168C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 202 134 C2

Реферат патента 2003 года МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к магнитным материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов с металлами группы железа. Предложен магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, неодим, а также по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, дополнительно содержит по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы самарий, лантан, церий, празеодим, при этом химический состав соответствует формуле, ат.%:
(Nd1-x-1-x2R1x1R2x2)14-20(Fe1-y1Coy1)остВ5-8,
где R1 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Tb, Dy, Ho, Er, Tm; R2 - по меньшей мере один из элементов, выбранный из группы Sm, La, Ce, Pr, х1+х2= 0,05-0,99, х2/х1=0,01-9, у1=0,005-0,35. Магнитный материал дополнительно содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь, при этом химический состав соответствует формуле, ат.%:
(Nd1-x1-x2R1х1R2x2)14-20(Fe1-y1Coy1)остТy2В4-9,
где Т - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Al, Ga, Ti, Nb, Mo, Cu, у2=0,01-5. Предложено также изделие, выполненное из указанного выше магнитного материала. Техническим результатом изобретения является увеличение магнитных свойств, увеличение прочности изделий, увеличение выхода годных кольцевых магнитов с радиальной текстурой. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 202 134 C2

1. Магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, неодим, а также по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по меньшей мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы самарий, лантан, церий, празеодим, при этом химический состав соответствует формуле, ат.%:
(Nd1-x1-x2Rx11Rx22)14-20(Fe1-y1Coy1)остВ5-8,
где R1 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Tb, Dy, Ho, Er, Tm;
R2 - по меньшей мере один из элементов, выбранный из группы Sm, La, Ce, Pr,
х1+х2=0,05÷0,99;
х2/х1=0,01÷9;
у1=0,005÷0,35.
2. Магнитный материал по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галий, титан, ниобий, молибден, медь, при этом химический состав соответствует формуле, ат.%:
(Nd1-x1-x2Rx11Rx22)14-20(Fe1-y1Coy1)ост•Ту2В4-9,
где Т - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Аl, Ga, Ti, Nb, Mo, Cu,
y2=0,01÷5 ат.%.
3. Изделие из магнитного материала, отличающееся тем, что оно выполнено из магнитного материала по любому из п.1 или 2.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2202134C2

МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ 1998
  • Савич А.Н.
  • Пискорский В.П.
RU2136069C1
Спеченный сплав на основе железа для постоянных магнитов и способ его получения 1985
  • Кононенко А.С.
  • Сергеев В.В.
  • Федякин В.В.
  • Растегаев В.С.
SU1360464A1
Магнитотвердый быстрозакаленный сплав 1991
  • Ветошкин Игорь Дмитриевич
  • Шарок Наталья Олеговна
SU1813118A3
МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ 1991
  • Коротков Г.С.
  • Албутов А.А.
  • Яковлев Л.С.
  • Лилеев А.С.
  • Менушенков В.П.
RU2021640C1
Устройство для очистки шпуль от остатков нитей 1955
  • Паршин А.Н.
SU101552A1
US 4723994, 09.02.1988
Бесколесный шариковый ход для железнодорожных вагонов 1917
  • Латышев И.И.
SU97A1
Способ определения температуры кристаллизации ферромагнитных минералов 1976
  • Шолпо Лолий Евгеньевич
  • Лузянина Эмилия Николаевна
  • Горбачев Борис Федорович
SU553527A1

RU 2 202 134 C2

Авторы

Каблов Е.Н.

Пискорский В.П.

Брук Л.А.

Даты

2003-04-10Публикация

2001-03-02Подача