Сплав для постоянных магнитов

 

Изобретение относится к постоянным магнитам и может быть использовано в области электроники, приборостроения, радиоэлектроники, машиностроения, компьютерной техники и других областях промышленности. Предложен сплав для постоянных магнитов, содержащий легкие и тяжелые редкоземельные металлы, бор, ниобий, алюминий, медь и железо, отличающийся тем, что дополнительно содержит кобальт, титан и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас. %: легкие редкоземельные металлы 10-34, тяжелые редкоземельные металлы 0,5 - 5,0, бор 0,8 - 2,0, ниобий 1·10-2·10^-2, алюминий 0,001 -0,5, медь 0,001 - 0,5, цирконий 0,001 - 0,4, титан 0,001 - 0,1, кобальт 0,01 - 3,0, железо - остальное, причем соотношение циркония к ниобию составляет (20 - 100): 1. В качестве легких редкоземельных металлов сплав содержит неодим и/или празеодим. В качестве тяжелых редкоземельных металлов он содержит диспрозий и/или тербий. Технический результат изобретения заключается в повышении температурной стабильности при нормальных условиях и улучшении эксплуатационных характеристик. 2 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к постоянным магнитам и может найти применение, в частности, в области электроники, приборостроения, радиоэлектроники, машиностроении, компьютерной технике и других отраслях промышленности.

Перспектива развития производства постоянных магнитов характеризуется созданием высокоэнергетических материалов с повышенными требованиями к их эксплуатации, например, при низких и высоких давлениях, в широком интервале температур, в агрессивных средах и пр.

Известен сплав для постоянных магнитов, содержащий в мас.% 8 - 30 редкоземельного металла (или их смеси), 2 - 28 бора и железо остальное (JP, 3-20044, B4, 18.03.91 Сумитомо Токусю Киндзоку, К.К., H 01 F 1/053).

Известный постоянный магнит обладает низкой термостабильностью, что не позволяет применять его в электромеханизмах, работающих при температурах выше 100 - 150^oC.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сплав для постоянных магнитов, содержащий легкие и тяжелые редкоземельные металлы, бор, алюминий, медь и железо при соотношении в мас.%: легкие редкоземельные металлы - 10 - 30 тяжелые редкоземельные металлы - 2 - 7 ниобий - 0,01 - 0,5 медь - 0,5 - 1,5 алюминий - 0,5 - 1,5 бор - 0,5 - 1,5 железо - остальное (RU, 2063083, ВНИИХТ, 27.06.96., H 01 F 1/053).

Недостатками данного сплава являются низкая стабильность к окислению на воздухе при нагревании и низкая воспроизводимость магнитных свойств, обуславливающая низкие эксплуатационные характеристики.

Техническим результатом изобретения является повышение температурной стабильности при нормальных условиях и улучшение эксплуатационных характеристик.

Технический результат достигается тем, что сплав для постоянных магнитов, содержащий легкие и тяжелые редкоземельные металлы (РЗМ), бор, ниобий, алюминий, медь и железо, согласно изобретению, дополнительно содержит кобальт, титан и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%: легкие РЗМ - 10 - 34
тяжелые РЗМ - 0,5 - 5,0
ниобий - 1 · 10^-5 - 2 · 10^-2
алюминий - 0,001 - 0,5
медь - 0,001 - 0,5
цирконий - 0,001 - 0,4
титан - 0,001 - 0,1
кобальт - 0,01 - 3,0
железо - остальное,
причем соотношение циркония к ниобию составляет (20- 100) : 1.

Технический результат в наилучшей степени достигается при использовании в качестве РЗМ неодима и/или празеодима и при использовании в качестве тяжелых ПЗМ диспрозия и/или тербия.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Использование ниобия и циркония в качестве легирующих и раскисляющих элементов, а также введение кобальта в количестве 0,01 - 3,0 мас.% позволило повысить термостабильность магнитов и улучшить их эксплуатационные характеристики.

Для получения сплава, согласно изобретению, проводится плавление исходного состава в вакуумной индукционной печи при давлении 1 · 10^-1 : 5 · 10^-3 мм рт.ст., причем осуществляют предварительное раскисление расплава введением циркониево-ниобиевой лигатуры.

Ниобий и цирконий повышают и стабилизируют магнитные параметры.

Механизм повышения эксплуатационных характеристик обусловлен обеспечением возможности образования в жидком и твердом состоянии сплава конденсированных оксидных и нитридных фаз при крайне малых скоростях.

Кислород и азот попадают в расплав, как из шихтовых материалов, так и из атмосферы печи в процессе выплавки сплавов.

Присутствие ниобия, циркония и титана в сплаве снижает подвижность носителей заряда на порядок, т.е. тенденция к образованию конденсированной фазы уменьшается в несколько десятков раз. При этом коэффициенты диффузии кислорода и азота и в жидком и в твердом металле снижаются.

Состав сплава содержит поверхностно-активный элемент - алюминий, который способствует блокировке проникновения кислорода и азота в глубину сплава при его измельчении.

Разливку готового сплава ведут в массивную чугунную или медную изложницу.

В таблице 2 приведены температура окисления и магнитные свойства сплавов с составами, соответствующими данным табл.1.

Из данных таблицы 2 следует, что сплавы NN 1 - 6 обладают более высокими магнитными свойствами. Точка Кюри сплавов NN 1 - 6 повысилась до 370^oC, коэрцитивная сила по намагниченности до 25 кА/м.

Сплавы NN 1 - 7 обладают более низкой коэрцитивной силой, что не позволяет их использовать в ряде технических производств.

Сплав-аналог N 10 имеет низкую остаточную индикацию, что ограничивает его служебное использование.

Испытания постоянных магнитов, изготовленных из сплавов NN 1 - 6, показали положительные результаты.

В целом использование изобретения по сравнению с аналогом позволило повысить термостабильность магнитов при взаимодействии с атмосферной средой и улучшить их эксплуатационные характеристики.

Формула изобретения

1. Сплав для постоянных магнитов, содержащий легкие и тяжелые редкоземельные металлы, бор, ниобий, алюминий, медь и железо, отличающийся тем, что дополнительно содержит кобальт, титан и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Легкие редкоземельные металлы - 10 - 34
Тяжелые редкоземельные металлы - 0,5 - 5,0
Бор - 0,8 - 2,0
Ниобий - 1· 10^-5 - 2· 10^-2
Алюминий - 0,001 - 0,5
Медь - 0,001 - 0,5
Цирконий - 0,001 - 0,4
Титан - 0,001 - 0,1
Кобальт - 0,01 - 3,0
Железо - Остальное,
причем соотношение циркония к ниобию составляет (20 - 100) : 1.

2. Сплав по п.1, отличающийся тем, что в качестве легких редкоземельных металлов он содержит неодим и/или празеодим.

3. Сплав по п.1, отличающийся тем, что в качестве тяжелых редкоземельных металлов он содержит диспрозий и/или тербий.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2