Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка лабораторной технологии получения с использованием высокоэнергетических воздействий высококоэрцитивных магнитотвердых материалов на основе наноструктурированных сплавов системы R-Fe-B для постоянных магнитов с повышенными характеристиками

Номер контракта: 14.575.21.0043

Руководитель: Менушенков Владимир Павлович

Должность: профессор МИСиС

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
магнитотвёрдый сплав, система nd-fe-b, интерметаллид, наноструктура, нанокомпозит, высокоэнергетическое измельчение, гидрирование, постоянный магнит.

Цель проекта:
1.1 Проведение в материалах на основе сплавов системы R-Fe-B систематического исследования влияния различных параметров на процессов синтеза МТМ с использованием комбинированных цепочек высокоэнергетических воздействий. 1.2 Развитие существующей феноменологической модели процесса синтеза МТМ в выбранной системе компонентов методами закалки из жидкого состояния, гидрирования и высокоэнергетического измельчения, а также разработка научных основ лабораторной технологии получения МТМ для постоянных магнитов с улучшенными характеристиками. 2.1 Исследование композиций и экспериментальное определение оптимальных режимов получения с использованием комбинированных цепочек высокоэнергетических воздействий (закалка из расплава, водородная обработка, высокоэнергетическое измельчение, др. методы) наноструктурированных магнитотвердых материалов на основе сплавов системы R-Fe-B с остаточной намагниченностью Br более 1,2 Тл, коэрцитивной силой по намагниченности Hci не менее 1000 кА/м и максимальным энергетическим произведением (BH)max более 240 кДж/м3. 2.2 Разработка лабораторной технологии получения высококоэрцитивных магнитотвердых материалов на основе наноструктурированных сплавов системы R-Fe-B с использованием комбинированных цепочек высокоэнергетических воздействий для постоянных магнитов с повышенными характеристиками.

Основные планируемые результаты проекта:
1.1 С использованием разработанных комбинированных цепочек высокоэнергетических воздействий должны быть получены наноструктурированные порошки из сплавов системы Nd-Fe-B. Выполнены исследования магнитных свойств и структуры синтезированных порошков.
1.2 Должен быть разработан проект лабораторного технологического регламента на процесс получения с использованием комбинированных цепочек высокоэнергетических воздействий (закалка из жидкого состояния, водородная обработка, высокоэнергетическое измельчение) высококоэрцитивных МТМ.
1.3 Должна быть проведена корректировка составов исходных литых сплавов. Выплавлены лигатуры и сплавы скорректированных составов, проведено определение химического и фазового состава выплавленных лигатур и сплавов скорректированных составов, используемых для продолжения исследований.
1.4 В соответствии с техническим заданием, разработанным на этапе 1 ПНИ, должны быть изготовлены детали закалочного узла установки для закалки из расплава (спиннингования) для обеспечения реализации лабораторной технологии получения МТМ на основе сплавов системы R-Fe-B.
2.1 Оптимальные композиции и оптимальные режимы реализации комбинированных цепочек высокоэнергетических воздействий (закалка из расплава, водородная обработка, высокоэнергетическое измельчение) для получения высококоэрцитивных наноструктурированных магнитотвердых материалов на основе сплавов системы Nd-Fe-B с требуемым уровнем характеристик.
2.2 Проект лабораторного регламента на процесс получения высококоэрцитивных МТМ с использованием комбинированной цепочки высокоэнергетических воздействий (быстрая закалка расплава, водородная обработка, высокоэнергетическое измельчение) для получения МТМ с требуемым уровнем магнитных характеристик.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1.1 Лабораторные образцы МТМ, синтезированные с использованием процессов комбинированных цепочек высокоэнергетических воздействий: закалка из расплава, водородная обработка, высокоэнергетическое измельчение, со свойствами: остаточная намагниченность Br ≥ 1,2 Тл, коэрцитивная сила по намагниченности Hci ≥ 1000 кА/м, максимальное энергетическое произведение (расчётный параметр) (BH)max ≥ 240 кДж/м3, температура Кюри TC ≥ 320оС, интервал рабочих температур -60 … +80oС, температурный коэффициент Br в интервале температур +20 – +80oС ≥ -0, 2 % oC-1.
1.2 Проект лабораторного регламента на процесс получения высококоэрцитивных МТМ с использованием комбинированной цепочки высокоэнергетических воздействий (быстрая закалка расплава, водородная обработка, высокоэнергетическое измельчение).
2 Использование комбинированных цепочек высокоэнергетических воздействий, включающих процессы закалки из жидкого состояния, механоактивацию, HD- и HDDR-обработки для получения наноструктурированных порошков из сплавов системы Nd-Fe-B с последующей низкотемпературной термообработкой по различным режимам для повышения гистерезисных свойств МТМ на их основе.
3 Для получения ультрадисперсных наноструктурированных порошков Nd-Fe-B применяется комбинированная цепочка высокоэнергетических воздействий, включающая, после обработки порошка литого сплава водородом по технологии HDDR, дополнительную обработку в струйной мельнице в среде высокочистого гелия (механоактивация). Такая комбинированная цепочка высокоэнергетических воздействий позволяет получать порошок сплава стехиометрического состава Nd2Fe14B со средним размером зерен менее 1 мкм и приводит к повышению химической однородности Nd-Fe-B порошка и более острому распределению частиц порошка по размерам.
4.1 Разработка режимов и сочетания комбинированных цепочек высокоэнергетических воздействий на основе процессов закалки из жидкого состояния, механоактивации, HD- и HDDR-обработок для получения наноструктурированных порошков из сплавов системы Nd-Fe-B.
4.2 Построение корреляционных зависимостей параметров и характеристик МТМ, синтезированных с использованием различных высокоэнергетических воздействий, от параметров этих воздействий.
4.3 Применение последующей низкотемпературной термообработки по различным режимам для повышения гистерезисных свойств синтезированных образцов.
Технические и методические ограничения и риски отсутствуют.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1 Новые композиционные постоянные магниты на основе разработанных МТМ предназначены для использования в продукции электронной, радиоэлектронной, радиотехнической промышленности, электротехники, приборостроения, медицины и медицинской техники, для создания новых конструкций электрических и электромеханических машин, бытовой техники.
2 Результаты ПНИ предназначены: для использования при проведении опытно-технологических работ, направленных на создание технологий получения с использованием комбинированной цепочки высокоэнергетических воздействий (закалка из расплава, водородная обработка, высокоэнергетическое измельчение) нового поколения композиционных постоянных магнитов с улучшенными технико-экономическими характеристиками.
3 Композиционные постоянные магниты на основе разработанных МТМ могут обеспечить разработку новых типов продукции в электронной, радиотехнической промышленности, приборостроении, медицинской технике, товаров народного потребления.
4 Результаты ПНИ будут способствовать: развитию кооперации с ведущими исследовательскими организациями и специализированными производственными предприятиями; реализации совместных исследовательских программ; повышению качества и уровня подготовки специалистов благодаря разработке проектов учебно-методических материалов и программы внедрения в образовательный процесс НИТУ «МИСиС» результатов ПНИ.

Текущие результаты проекта:
1. С использованием разработанных комбинированных цепочек высокоэнергетических воздействий получены 4 серии (2 – на основе процессов закалки из жидкого состояния, 2 – на основе механоактивации и HDDR-обработки) наноструктурированных порошков из сплавов системы Nd-Fe-B, которые, для повышения гистерезисных свойств, подвергались различным низкотемпературным обработкам.
2. Выполнены исследования магнитных свойств и структуры синтезированных порошков согласно разработанным на 2-м этапе лабораторным методикам измерения гистерезисных свойств и проведения фазово-структурного анализа экспериментальных образцов МТМ.
3. Разработан проект лабораторного технологического регламента на процесс получения с использованием комбинированных цепочек высокоэнергетических воздействий (закалка из жидкого состояния, водородная обработка, высокоэнергетическое измельчение) высококоэрцитивных МТМ.
4. В соответствии с техническим заданием, разработанным на этапе 1 ПНИ, изготовлены детали закалочного узла установки для закалки из расплава (спиннингования) сплавов системы R-Fe-B.
5. Проведена корректировка составов исходных литых сплавов. Выплавлены лигатуры и сплавы скорректированных составов, предназначенных для выполнения работ по п. 3.3 плана-графика.
6. Проведено определение химического и фазового состава выплавленных лигатур и сплавов скорректированных составов, используемых для продолжения исследований.