7. ВСЕ про Nd-FeB

   1. Технология производства магнитов Nd-Fe-b.

Соединение Nd₂Fe₁₄B имеет сложную тетрагональную решетку. Каждый атом бора расположен в тригональной призме, образованной атомами железа.

Высококоэрцитивное состояние обусловлено трудностью образования зародышей с обратным направлением вектора намагниченности в мелких монокристаллических частицах. Как по природе высококоэрцитивного состояния, так и по технологии изготовления сплав является аналогом соединения SmCo₅. Вопрос уменьшения температурного коэффициента индукции решается, так же как и в случае SmCo₅ –легированием тяжелыми РЗМ.

Действующая схема производства спеченных порошковых постоянных магнитов включает в себя выплавку сплавов из чистых металлов в вакуумных индукционных печах. Дробление на щековых и конусных дробилках, измельчение в истирателе до размера частиц примерно <15-20 мкм. Затем происходит текстурование порошков (например: прессование порошков в металлических матрицах в магнитном поле). Далее, в вакуумных печах производится спекание в монолитное изделие. Следующей стадией изготовления магнитов является термообработка. Далее производится шлифовка и аттестация магнитов.

Кроме спекания предварительно подготовленных порошков существует другой способ получения постоянных магнитов на основе Nd-Fe-B путем быстрой закалки из жидкого состояния с последующим горячим прессованием. После закалки из расплава сначала получают тонкую ленту толщиной примерно 20-50 мкм, состоящей их ультрамелких кристаллов. Быстрозакаленную ленту, сложенную в несколько слоев, подвергают двукратному горячему прессованию. Горячее прессование проводили при Т ~ 725±25ºC под давлением ~ 140±70 МПа, при этихусловиях происходит как уплотнение многослойного материала (при первой деформации), так и осадка около 50% от начальной толщины (при повторной деформации). Преимуществом этого метода является отсутствие в быстрозакаленных лентах обогащенной неодимом эвтектики, что повышает коррозионную стойкостьматериала.

2. Быстрозакаленные магниты Nd-Fe-b.

Введение бора, элемента, известного как способствующего аморфизации сплавов, привело к новому технологическому решению: получать мелкокристаллическую структуру материала, а именно, через аморфное состояние. Охлаждение расплава на водоохлаждаемый барабан позволяло получать скорость охлаждения до 10⁶ К/с и получить сплав в аморфном состоянии. Схема установки для получения быстрозакаленного материала представлена на рис..4.. Дальнейшее использование получаемого полупродукта может осуществляться по двум технологическим схемам.

Первая схема использования полупродукта быстрозакаленного материала.

Полученные ленточки или чешуйки дополнительно измельчают под прессом, затем в результате нагрева проводят кристаллизацию аморфной фазы, добиваясь нанокристаллического размера кристаллитов. В результате возникновения микрокристаллической структуры коэрцитивная сила такого порошка возрастает практически с нулевого значения до 12-16 кЭ (960-1280кА/м). Но поскольку частицы порошка после измельчения относительно крупные – до десятков микрон –такие частицы после кристаллизации являются поликристаллическими и их невозможно текстуровать в магнитном поле. Такой порошок используют для изготовления, так называемых, магнитопластов. Порошок пропитывают связующим веществом, и после затвердевания получают изотропные по магнитным свойствам постоянные магниты. В качестве связующего вещества применяют цинк, эпоксидные смолы, резину. Преимуществами такой технологии являются: относительная экономичность (отсутствие таких технологически сложных операций, как текстурование в магнитном поле, гидростатическое уплотнение, спекание и сложная термическая обработка), возможность получения магнитов любой конфигурации и, наконец, возможность получение при завершающем намагничивании многополюсной системы.

С целью повышения намагниченности насыщения сплав, как следствие этого и остаточной индукции, при быстрой закалке из жидкого состояния использован сплав обогащенный за счет неодима железом. Согласно диаграмме состояния полному затвердеванию сплавов этого состава предшествует перитектическая реакция с участием железа, поэтому в результате быстрого охлаждения или последующей кристаллизации из аморфного состояния получается смесь нанокристаллических частиц соединения Nd₂Fe₁₄B и железа. Удивительным является тот факт, что при наличии изотропной поликристаллической структуры у полученного порошка и у магнитов из него отношение остаточной намагниченности к намагниченности насыщения больше 0,5, что не должно быть у одноосного ферромагнетика. В настоящее время существует несколько гипотез, объясняющих эту аномалию. Одна из них предполагает, что происходит подмагничивание частиц магнитомягкого железа как миниатюрными магнитиками частицами магнитотвердого соединения Nd₂Fe₁₄B. Другая гипотеза основана на предположении, что когерентно связанные нанокристаллические частицы соединения Nd₂Fe₁₄B и железа взаимодействуют на уровне электронной структуры с возникновением на границе общего обменного взаимодействия, которое приводит к затруднению перемагничивания частиц железа.