МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО Российский патент 2016 года по МПК H01F1/57 B22F3/12 

Описание патента на изобретение RU2578211C1

Группа изобретений относится к области порошковой металлургии, а именно к магнитным (магнитотвердым) материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов и к изделиям, выполненным из таких материалов, и может быть использована в авиационной промышленности.

Известен магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, а также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, который дополнительно содержит празеодим, а также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, лантан, церий, неодим, иттрий, химический состав которого соответствует формуле, ат. %: ( Pr 1 x 1 x 2 R x 1 1 R x 2 2 ) 14 20 ( F e 1 y 1 C o y 1 ) о с т . B 4 10 , где R1 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий; R2 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, лантан, церий, неодим, Y; x1=0,2-0,5; у1=0,2-0,3; x1/x2≥5. Данный магнитный материал дополнительно может содержать по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь, при этом химический состав материала соответствует формуле, ат. %: ( Pr 1 x 1 x 2 R x 1 1 R x 2 2 ) 14 20 ( F e 1 y 1 C o y 1 ) о с т . T y 2 B 4 10 , где Τ - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь; у2=0,001-6, а также изделие, выполненное из этого магнитного материала (Патент РФ №2244360 С1, опубл. 10.01.2005 г.).

Недостатками указанного магнитного материала являются недостаточно высокие магнитные свойства. Например, величина остаточной магнитной индукции (BR) не превышает 8,2 кГс при наилучшем значении температурного коэффициента индукции (ТКИ)=0 %/°С. Кроме того, кольцевые магниты с радиальной текстурой, выполненные из данного магнитного материала, имеют недостаточный выход годных при механической обработке.

Известен магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, а также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, который дополнительно содержит церий, гадолиний и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, лантан, неодим, иттрий, празеодим, химический состав которого соответствует формуле, ат. %: ( C e 1 x 1 x 2 x 3 R x 1 1 R x 2 2 G d x 3 ) 14 20 ( F e 1 y 1 C o y 1 ) о с т . B 4 10 , где R1 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий; R2 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, лантан, неодим, иттрий, празеодим, где x1=0,2-0,5; y1=0,2-0,3; x1+х2+х3=0,75-0,99; х3/x1≥0,01. Данный магнитный материал дополнительно может содержать по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь, при этом химический состав материала соответствует формуле, ат. %: ( C e 1 x 1 x 2 x 3 R x 1 1 R x 2 2 G d x 3 ) 14 20 ( F e 1 y 1 C o y 1 ) о с т . T y 2 B 4 10 , где Τ - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, необий, молибден, медь; у2=0,01-4, а также изделие, выполненное из этого магнитного материала (Патент РФ №2280910 С1, опубл. 27.07.2006 г.).

Недостатками указанного магнитного материала являются недостаточно высокие магнитные свойства. Например, величина модуля температурного коэффициента индукции (ТКИ) превышает 0,022. Кроме того, кольцевые магниты с радиальной текстурой, выполненные из этого материала, имеют недостаточный выход годных при механической обработке.

Наиболее близким аналогом предлагаемой группы изобретений, принятым за прототип, является магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, а также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, который дополнительно содержит празеодим, гадолиний, а также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, неодим, церий, при этом химический состав материала соответствует формуле, ат. %: ( Pr 1 x 1 x 2 x 3 R x 1 1 R x 2 2 G d x 3 ) 11,5 16 ( F e 1 y 1 C o y 1 ) о с т . B 6 10 , где R1 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий; R2 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, неодим, церий; x1=0,40-0,7; х2+х3=0,001-0,25; y1=0,2-0,43. Данный магнитный материал дополнительно может содержать по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь, при этом химический состав материала соответствует формуле, ат. %: ( Pr 1 x 1 x 2 x 3 R x 1 1 R x 2 2 G d x 3 ) 11,5 16 ( F e 1 y 1 C o y 1 ) о с т . T y 2 B 6 10 , где Τ - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь; у2=0,001-1, а также изделие, выполненное из магнитного материала (Патент РФ №2368969 С2, опубл. 27.09.2009 г.).

Недостатками магнитного материала, известного из прототипа, являются недостаточно высокие магнитные свойства. Например, величина остаточной индукции (BR) не превышает 8,52 кГс. Кроме того, кольцевые магниты с радиальной текстурой, выполненные из данного материала, имеют недостаточный выход годных при механической обработке.

Техническим результатом предлагаемой группы изобретений является разработка магнитного материала для постоянных магнитов и изделия, выполненного из него, обладающих повышенным значением остаточной магнитной индукции BR при величине ТКИ, близкой к нулю, и увеличение выхода годных изделий - кольцевых магнитов с радиальной текстурой (КМРТ), - выполненных из данного материала.

Для достижения поставленного технического результата предложен магнитный материал, содержащий празеодим, железо, кобальт, бор, медь и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей гадолиний, диспрозий, самарий, церий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит олово, при этом химический состав магнитного материала соответствует формуле, ат. долей:

где R - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей гадолиний, диспрозий, самарий, церий;

x1=0,01-0,50;

у1=0,30-0,55;

у2=0,5-2,0;

z=0,001-0,1.

а также изделие, выполненное из данного магнитного материала.

Авторами установлено, что легирование материала системы (Pr1-xRx)-(Fe1-yCoy)-B оловом и медью в заявленных пределах не только облегчает спекание магнитов, но и понижает величину ТКИ материала (по абсолютной величине) без понижения BR за счет замещения ионами этих металлов ионов железа в основной магнитной фазе. Легирование предлагаемого материала диспрозием также приводит к понижению величины ТКИ, а легирование материала гадолинием способствует увеличению значения BR. Положительное влияние самария и/или церия, а также олова и меди в заявленных пределах связано с изменением химического состава основной магнитной фазы (Pr, R)2(Fe, Co)14B и фазового состава всего магнитного материала. Кроме того, ввиду относительно невысокой температуры плавления олова, трещины, заложенные при прессовании, в случае легирования материала оловом и медью начинают закрываться раньше, чем при легировании только медью, а при остывании магнитов и их усадке олово дольше остается расплавленным и предохраняет материал от растрескивания.

Примеры осуществления изобретения

Сплав заданного состава выплавляли в вакуумной индукционной печи. Магниты изготавливали по порошковой технологии, включающей дробление слитка до получения частиц размером менее 600 мкм, тонкий помол в защитной среде до монокристаллического размера частиц, прессование образцов в магнитном поле напряженностью 10 кЭ, спекание в вакуумной печи, шлифование полученных заготовок до размера 20×10×10 мм. Величину температурного коэффициента индукции (ТКИ) измеряли в области температур от -60 до +120°С. КМРТ шлифовали только по плоскости, поскольку на этой операции наблюдается наибольший процент брака по сколам и трещинам.

Одновременно был изготовлен магнитный материал состава, известного из прототипа. Составы и свойства предлагаемого магнитного материала и материала, известного из прототипа, приведены в таблице. В таблице строка 1: нижнее граничное значение для x1=0,01 ат. долей, нижнее граничное значение для у1=0,30 ат. долей, нижнее граничное значение для у2=0,50 ат. долей, нижнее граничное значение для z=0,001 ат. долей; строка 6: верхнее граничное значение для x1=0,50 ат. долей; верхнее граничное значение для y1=0,55 ат. долей, верхнее граничное значение для у2=0,2 ат. долей, верхнее граничное значение для z=0,1 ат. долей. В строках 2-5 представлены промежуточные значения заявленных параметров.

Предложенный магнитный материал при величине ТКИ=0%/°С позволяет повысить величину выхода годных КМРТ при шлифовке с 40% для прототипа до минимального значения 69%, т.е. в 1,7 раза, на отдельных составах этот показатель достигает 80%, т.е. в 2 раза. При этом величина BR повышается не менее чем на 0,98 кГс, по сравнению с магнитным материалом, известным из прототипа, что дает возможность без понижения точности понизить энергопотребление динамически настраиваемых гироскопов.

Применение предложенного магнитного материала и изделия, выполненного из него, позволяет повысить точность и стабильность работы динамически настраиваемых гироскопов и применять их в изделиях с автономным электропитанием.

Похожие патенты RU2578211C1

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 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 2001
  • Каблов Е.Н.
  • Пискорский В.П.
  • Брук Л.А.
RU2202134C2
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 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 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
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТОТВЕРДОГО МАТЕРИАЛА 2015
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Оспенникова Ольга Геннадиевна
  • Мин Павел Георгиевич
  • Вадеев Виталий Евгеньевич
  • Евгенов Александр Геннадьевич
  • Пискорский Вадим Петрович
  • Валеев Руслан Анверович
  • Крамер Вадим Владимирович
RU2596563C1
МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ 1998
  • Савич А.Н.
  • Пискорский В.П.
RU2136069C1

Реферат патента 2016 года МАГНИТНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО

Группа изобретений относится к области порошковой металлургии, а именно к магнитным (магнитотвердым) материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов и к изделиям, выполненным из таких материалов, и может быть использована в авиационной промышленности. Предложен магнитный материал, содержащий празеодим, железо, кобальт, бор, медь и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей гадолиний, диспрозий, самарий, церий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит олово, при этом химический состав магнитного материала соответствует формуле в ат. долях: где R - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей гадолиний, диспрозий, самарий, церий; x1=0,01-0,50; у1=0,30-0,55; у2=0,5-2,0; z=0,001-0,1. Магнитный материал обеспечивает повышение значения остаточной магнитной индукции BR при величине температурного коэффициента индукции (ТКИ), близкой к нулю, а также увеличение выхода годных изделий - кольцевых магнитов с радиальной текстурой (КМРТ), выполненных из данного материала, что является техническим результатом изобретения. 2 н.п. ф-лы. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 578 211 C1

1. Магнитный материал, содержащий празеодим, железо, кобальт, бор, медь и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей гадолиний, диспрозий, самарий, церий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит олово, при этом химический состав магнитного материала соответствует формуле, ат. долей:
(Pr1-x1 Rx1)11,5-16(Fe1-y1 Coy1)ост.(SnzCu1-z)y2 B6-20,
где R - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, включающей гадолиний, диспрозий, самарий, церий;
x1=0,01-0,50;
y1=0,30-0,55;
y2=0,5-2,0;
z=0,001-0,1.

2. Изделие из магнитного материала, отличающееся тем, что оно выполнено из материала по п. 1.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2578211C1

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 2003
  • Каблов Е.Н.
  • Пискорский В.П.
  • Брук Л.А.
  • Валеев Р.А.
  • Макаров Е.А.
  • Сычев И.В.
RU2244360C1
Устройство для управления широтно-импульсным преобразователем 1981
  • Исаков Сергей Михайлович
  • Рябенький Владимир Михайлович
  • Гусев Иван Иванович
SU1026279A1
CN 101872668 A, 27.10.2010
WO 2005066980 A2, 21.07.2005
Предохранительный клапан 1989
  • Шаршков Владимир Васильевич
  • Евстигнеев Сергей Васильевич
  • Строков Михаил Николаевич
  • Герасимов Юрий Анатольевич
  • Жадан Владимир Игнатьевич
  • Рославцева Богдана Ивановна
  • Васильева Галина Александровна
SU1749599A1

RU 2 578 211 C1

Авторы

Каблов Евгений Николаевич

Оспенникова Ольга Геннадиевна

Пискорский Вадим Петрович

Валеев Руслан Анверович

Резчикова Инесса Игоревна

Королёв Дмитрий Викторович

Бузенков Александр Владимирович

Даты

2016-03-27Публикация

2014-10-29Подача