Способ получения заготовки постоянного магнита Советский патент 1992 года по МПК H01F1/04 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу получения компактных заготовок постоянных магнитов из быстрозакаленных сплавов системы железо - редкоземельный металл - бор. и может быть использовано в электротехнической, автомобилестроительной, медицинской и других отраслях промышленности.

В порошковой металлургии постоянных магнитов на основе соединений редкоземельных металлов известен способ компактирования порошка с органическим связующим и горячего компактирования без связки в пресс-форме.

Недостатком известных способов является то, что они не позволяют получить магниты достаточно больших размеров.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ горячего компактирования порошка быстрозакаленного сплава железо-неодим-бор в пресс-форме. При этом пресс-форму с порошком нагревают индуктором в защитной среде (аргон) до температуры повышенной пластичности материала (выше 700°С), после чего осуществляют одноосное прессование при давлениях до 2,3 т/см с последующим охлаждением в прессформе. Диаметр получаемой прессовки 0,95 см.

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Он не позволяет получать заготовки постоянных магнитов существенно большего диаметра в результате ограничений по прочности материала пресс-формы. Кроме того, метод одноосного горячего прессования не пригоден для получения длинномерных заготовок магнитов с отношением высоты к диаметру более 2 в результате больших потерь на трение и возникающей неоднородности уплотнения прессовки.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет возможности получения длинномерных магнитов и магнитов большого диаметра.

Для этого в известном способе, включающем получение быстрозакаленного волокна спинингованием расплава, измельчение полученного волокна, одноосное горячее прессование и охлаждение с пресс-формой, в соответствии с изобретением, после измельчения проводят виброуплотнение порошка, а компактирование осуществляют методом горячего изостатического прессования с последующим охлаждением до комсл

О

Ы

натной температуры с определенной скоростью.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что метод виброуплотнения позволяет обеспечить плотное и равномерное заполнение порошком оболочки для горячего изостатического прессования, которая может иметь любые размеры и формы, ограничиваемые только объемом печи гэзостата. Изостатическое прессование давлением аргона 1.5-1,8 т/см при температурах повышенной пластичности материала в интервале 7070-800°С и выдержке 5-30 мин с последующим охлаждением до комнатной температуры со скоростью 5- 15 град/мин обеспечивает получение компактного материала с плотностью 7,5 г/см (100% от теоретической). При этом высота заготовки может превышать ее площадь поперечного сечения в 6р аз, т.е. предлагаемый способ позволяет получать заготовки магнитов большого диаметра и длинномерных магнитов.

Заявляемые пределы скорости охлаждения заготовок после горячего изостатического прессования, полученные опытным путем, объясняются следующим образом. При охлаждении от 800°С заготовки диаметром более 1 см со скоростью выше 15 град/мин происходит растрескивание материала в результате быстрого отвода тепла с поверхности заготовки через тонкую медную оболочку и возникающих термических напряжений. Проведение охлаждения со скоростью ниже 5 град/мин приводит к снижению коэрцитивной силы сплава за счет чрезмерного увеличения зерна основной магнитной фазы . где R - редкоземельный элемент, и выделение «-железа, что подтвеждается данными рентгенострук- турного анализа.

Пример. Литой сплав состава, мас.%: Nd 29; В 1,6; Fe остальное, помещали в кварцевую ампулу с дозирующим соплом и расплавляли в атмосфере гелия. При 1400-1460°С в ампуле создавали избыточное давление гелия 0,2-0,25 атм. Металл выдавливали на боковую поверхностью охлаждаемого медного диска, вращающегося со скоростью в интервале 15-20 м/с. В результате получали быстрозакаленный сплав в виде чешуек и волокна со средней толщиной 25-40 мкм и тонкой микрокристаллической структурой, содержащей аморфную фазу. Коэрцитивная сила быстрозакаленного волокна составляла 1-3 кЭ.

Волокно помещали в барабан с размольными шарами при шаровой нагрузке

1:8 и измельчали в вибрационной мельнице в атмосфере гелия в течение 1 ч до крупности - 100 мкм.

Тонкостенную медную ампулу диаметром 25 мм и высотой 150 мм с отводной трубкой помещали в вибрационное устройство и заполняли полученным волокном. Амплитуда вибрации составляла 0,2-2,0 мм, а частота 40-200 Гц. В процессе вибрации

насыпная плотность порошка увеличивалась с 2,4 до 5,1 г/см3. Затем ампулу с порошком помещали в установку заварки электронным лучом, вакуумировали до остаточного давления 10 мм рт.ст., после чего

заваривали отводную трубку,

Вакуумированную и заваренную ампулу помещали в печь газостата, нагревали до 750°С и компактировали изостатическим давлением аргона 1,8 т/см2 в течение 5 мин.

Затем ампулу охлаждали с печью газостата со скоростью 10 град-мин до комнатной температуры,

После намагничивания в импульсном поле до 40 кЭ полученный постоянный магнит диаметром 24 мм и длиной 140 мм имел следующие магнитные характеристики:

Вг 7,5 кГс; Не 12 кЭ; (ВН)тах 11,5 МГсЭ.

Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению со способом-прототипом увеличение площади поперечного сечения заготовок постоянного магнита и отношения высоты к сечению до 6 в отличие от способа-прототипа, в котором это соотношение не может быть более 2, Это позволяет существенно расширить области применения постоянных магнитов, в частности делает возможным получение длинномерных магнитов,

Формула изобретения

Способ получения заготовки постоянного магнита, включающий получение аморфизированного волокна сплава на основе системы железо - редкоземельный металл - бор спинингованием расплава, измельчение полученного волокна, горячее компак- тирование и охлаждение, отличэющийс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения получения длинномерных магнитов и магнитов большого диаметра, после измельчения проводят виброуплотнение, горячее компактирование проводят горячим изостатическим прессованием, а последующее охлаждение осуществляются с печью со скоростью 5-15 град/мин.

Сущность изобретения: способ включает получение аморфицированного волокна сплава на основе системы железо-редкоземельный материап-бор спинингованием расплава, измельчение полученного волокна, виброуплотнение полученного порошка, горячее изостатическое прессование и последующее охлаждение с печью со скоростью 5-15°С/мин.