розділ 2
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННь
2.1. Одержання сплавів системи ПМ-РЗМ-С
Для створення умов рівноважного та нерівноважного затвердіння досліджені у
роботі сплави системи Nd-Fe-С одержували литтям розплаву у мідні охолоджувані
форми та швидкісним гартування з рідкого стану. З метою дослідження впливу на
структурно-фазові перетворення в сплавах системи неодим-залізо-вуглець і на
властивості готових магнітів в сплав додавали мідь. Додавання невеликої
кількості міді має вплинути на реакцію формування фази Nd2Fe14C, та змінити
співвідношення фаз у міжзеренному просторі, що в свою чергу вплине на
властивості готових магнітів. З метою дослідження структурно-фазових
перетворень при термічному впливі у роботі проводився ізотермічний відпал
вихідних сплавів та виготовлених на їх основі магнітів.
У якості вихідних матеріалів для одержання сплавів заданого хімічного складу
використовували чисті елементи (вуглець у модифікації графіту) та порошок Fe-В
(в співвідношенні: 80% В та 20% Fe). Корекція складу сплавів на угар РЗМ
проводилася згідно рекомендацій пробних плавок та оригінальних патентів.
Хімічний склад досліджуваних у роботі сплавів наведено в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1
Хімічний склад виготовлених і досліджених у роботі сплавів
Склад (% ат.)
Склад (% ваг.)
Nd
Fe
Fe20B80
Cu
Nd20Fe70B0,5C9,5
41,73
56,54
0,08
1,65
---
Nd20Fe69,5B0,5Cu0,5C9,5
41,70
56,11
0,08
1,65
0,46
Nd20Fe69B0,5Cu1,0C9,5
41,68
55,68
0,08
1,65
0,92
Nd20Fe68,5B0,5Cu1,5C9,5
41,66
55,24
0,08
1,65
1,38
Nd20Fe68B0,5Cu2,0C9,5
41,63
54,81
0,08
1,65
1,83
Nd20Fe67,5B0,5Cu2,5C9,5
41,61
54,37
0,08
1,65
2,29
Швидкісне гартування з рідкого стану проводили методом спіннінгування розплаву
на вакуумній установці швидкісного гартування „Лента-3” (ННЦ „ХФТІ”, м.
Харків). Виплавка сплаву для гартування проводилася на мідному
водоохолоджуваному піддоні при температурі 1923 К у електродуговій печі з
вольфрамовим електродом, що не витрачається, в атмосфері очищеного аргону з
наступним розливом у мідні форми. В тигель печі поміщали зашихтовані на
потрібний склад матеріали. Шихтовка здійснювалася із розрахунку потрібної маси
зливка заданого складу сплаву та потрібної концентрації складу на угар
елементів при розплавлені. Компоненти у шихту завантажувалися з точністю ±
5·10-5 кг. Виплавлені зливки масою 10 г мали форму сегменту сфери діаметром 20
мм і висотою 7 мм. Отримані зливки сплавів поміщали в електродугову піч з
мідним водоохолоджуваним тиглем, в дні якого знаходиться алундове сопло
діаметром 1,2 мм. Струм рідкого металу через вилівний пристрій потрапляв у
гартувальну камеру з вакуумом 6·105 Па на зовнішню поверхню мідного барабана,
що обертається (барабан діаметром d=500 мм і шириною ободу b=40 мм). При
гартуванні лінійна швидкість барабана складала 25 м/с, а швидкість охолодження,
яку оцінювали за дендритним параметром, досягала 106 К/с. Продукти гартування
збиралися у металоприймачі і мали вигляд стрічок та лусочок шириною від 0,5 до
3,5 мм, товщиною від 25 до 70 мкм, довжиною від 5 до 30 мм.
На основі одержаних в роботі сплавів системи неодим-залізо-вуглець виготовляли
ізотропні постійні магніти. Ізотропні магніти готували двома способами: 1 –
литі ізотропні магніти, які одержували за відомою з літератури технологічною
схемою (класичною для матеріалу на основі сплавів Nd-Fe-C) - ізотермічний
вакуумний відпал зливків при температурах перитектоїдного перетворення,
протягом якого м’яка магнітна фаза Nd2Fe17Cx трансформується у фазу Nd2Fe14C
[2-8]; 2 – магнітопласти, які виготовляли із швидкісно загартованих стрічок.
2.1.1. Виготовлення ізотропних магнітів на основі сплавів системи Nd-Fe-C
Для отримання зливків досліджуваних сплавів складові елементи чистотою 99,99%
розплавляли в індукційній печі у захисній атмосфері для запобігання окислення
неодиму (атмосфері аргону). Зливки отримували литтям розплаву у мідну
охолоджувану форму. Хімічний склад отриманих сплавів приведений у таблиці 2.1.
Виготовлення магнітів здійснювалося безпосередньо після лиття. Зразки поміщали
у кварцові трубки і піддавали ізотермічним відпалам у вакуумі.
В роботі проводили дослідження впливу ізотермічних відпалів на
структурно-фазовий стан та властивості магнітів даного класу. Температура
відпалу змінювалася в інтервалі від 1123 до 1323 К крізь кожні 50о. Відпал
проводили на протязі однієї, чотирьох та п’яти годин для кожної температури із
вказаного інтервалу. Для більш детального вивчення впливу тривалості відпалу на
структуру та властивості таких магнітів відпал проводили на протязі 1, 4, 5, 7,
17 та 18 годин при температурі 1123 К (850оС). З метою виявлення структурних
змін при довготривалих відпалах у магнітах даної системи проводили відпал на
протязі 70 годин при температурі 1123 К. Температуру контролювали безпосередньо
поблизу зразка за допомогою хромель-алюмелевої термопари з точністю до 5о.
Фазовий склад магнітів після кожного кроку обробки визначався за допомогою
рентгенографічного аналізу. Виміри магнітних властивостей проводилися на
вібраційному магнітометрі з максимально прикладеним полем 5 Тл.
Простота та низька вартість отримання литого матеріалу є головними перевагами
таких магнітів порівняно із класичними магнітами, які виробляються по
традиційній технології порошкової металургії.
Виготовлення пластів здійснювали згідно наступної технологічної схеми:
1) подрібнення швидко загартованих стрічок у алундовій ступці,
2) змішування подрібнених лусочок з порошком фенол-формальдегідної смоли у
співвідношенні сплав : смола = 9:1 (% вагових),
3) компактування суміші під тиском 5 тон
- Київ+380960830922