Магнитный материал и изделие, выполненное из него

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к магнитным материалам для постоянных магнитов. Предложен магнитный материал системы Fe-Co-B-Nd, дополнительно содержащий хром, и изделие из него. При этом состав материала соответствует формуле (Nd_1-xl-x2R¹ _x1R² _x2)_14-20(Fe_1-у1-у2Co_y1Cr_y2)_ост.B_4-9, где R¹ - по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей Tb, Dy, Но, Er, Tm, а R² - по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей Sm, La, Ce, Pr, Y, причем х1+х2= 0,001-0,99, х2/х1= 0,01-10, у1+у2=0,001-0,3, у2/у1= 0,0001-0,2. Материал может дополнительно содержать W, а также по крайней мере один элемент, выбранный из группы, включающей Al, Ga, Ti, Nb, Mo, Cu. Техническим результатом изобретения является увеличение остаточной индукции при одновременном увеличении температурной стабильности магнитных свойств. Использование предложенного магнитного материала и изделия из него позволит повысить точность и стабильность работы навигационного оборудования и систем авиационной автоматики. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к магнитным материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных металлов (РЗМ) с металлами группы железа.

Известен магнитный материал следующего химического состава (ат.%): Nd_16-18Fe_76-xCr_xB₈, x=0-4. [1] Изделиями из известного магнитного материала являются, например, призмы, цилиндры, кольца с аксиальной текстурой и т.д.

Недостатками магнитного материала и изделий, выполненных из него, являются: - недостаточно высокое значение коэрцитивной силы (Н_ci); - низкая величина температурной стабильности.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, неодим, тербий, имеющий состав, соответствующий формуле, ат. %: (Nd_1-x1-x2Tb_x1R_x2)_14-l7(Fe_1-у1Co_y1)_75-80T_y2B_6-8 где R - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Dy, Но, Ег, Тm, а Т - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Al, Ga, Ti, Nb, Mo, причем х1+х2=0,1-0,99 x1/x2≥0,10
y1=0,2-0,5
у2=0,01-10 [2].

Изделиями из магнитного материала-прототипа являются, например, призмы, цилиндры, кольца с аксиальной текстурой, кольца с радиальной текстурой и т. д.

Недостатками магнитного материала-прототипа и изделий, выполненных из него, являются:
- низкая величина остаточной индукции (BR).

Технической задачей изобретения является разработка магнитного материала, обладающего более высокой термостабильностью при сохранении достаточно высоких магнитных характеристик.

Техническая задача достигается тем, что магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, неодим, а также по крайней мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы: тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хром, а также по крайней мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы: самарий, лантан, церий, празеодим, иттрий, при этом химический состав соответствует формуле, ат. %:
(Nd_1-x1-x2R¹ _x1R² _x2)_l4-20(Fe_1-у1-у2Co_y1Cr_y2)_ocт.B_4-9,
где R¹ - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы: Tb, Dy, Но, Еr, Тm, а R²- по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Sm, La, Се, Pr, Y
х1+х2=0,001-0,99
x2/x1=0,01-10
у1+у2=0,001-0,3
y2/y1=0,0001-0,2
Магнитный материал дополнительно содержит вольфрам, а также по крайней мере один элемент, выбранный из группы: алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь, при этом химический состав соответствует формуле, ат. %:
(Nd_1-xl-x2R¹ _x1R² _x2)_l4-20(Fe_1-у1-у2Co_y1Cr_y2)_ocт.T_4-9
где Т - по крайней мере один элемент, выбранный из группы Al, Ga, Ti, Nb, Mo, Cu, W
у3=0,001-5
Изделие, выполненное из указанного выше магнитного материала.

Авторами установлено, что положительное влияние Sm, La, Се, Pr, Y на магнитные свойства Nd-Fe-Со-В связано с тем, что фаза R₂Co₁₄B (где R=Sm, La, Y) имеет анизотропию типа "легкая плоскость"; поле анизотропии фазы Рr₂Со₁₄ значительно выше, чем у фазы Nd₂Co₁₄B, а магнитный момент иона Се равен нулю. Также авторами установлено, что положительное влияние Сr на магнитные свойства Nd-Fe-Со-В связано с тем, что он не образует магнитомягких фаз Лавеса с редкоземельными металлами и, кроме того, блокирует образование фаз типа РЗМ Fe₄ В₄ при заявленном соотношении остальных компонентов. Положительное влияние W связано с тем, что он увеличивает величину H_ci за счет измельчения зерна основной магнитной фазы и образования дополнительных высокодисперсных тугоплавких фаз. Легирование Al, Ga, Ti, Nb, Mo, Сu способствует положительному действию W на магнитные свойства.

Примеры осуществления
Сплав заданного состава выплавляли в вакуумной индукционной печи. Магниты изготавливали по порошковой технологии, включающей: дробление слитка до размера менее 600 мкм, тонкий помол в защитной среде до монокристаллического размера частиц, прессование заготовок в магнитном поле 10 кЭ, спекание в вакуумной печи при температуре 1080-1150^oС. Полученные заготовки магнитов шлифовали до размера 10•10•10 мм. После намагничивания, измеряли магнитные свойства. Составы предлагаемого магнитного материала и материала-прототипа приведены в таблице. В строках 1, 2 приведены граничные значения составов. В строках 3, 4, 5 - средние значения составов.

Как видно из таблицы, при увеличении величины B_R на 9,3% по сравнению с прототипом величина α по абсолютной величине уменьшена в 3,7 раза (строка 3). Кроме того (строка 5), при одинаковом значении α, величина B_R предлагаемого магнитного материала, на 25,3% выше, чем у прототипа. Таким образом, предложенный магнитный материал позволяет изготавливать магниты с более высокой величиной B_R и одновременно со значительно более высокой температурной стабильностью.

Применение предложенного магнитного материала и изделия из него позволяет повысить точность и стабильность работы навигационного оборудования и систем авиационной автоматики.

Литература
1. Leonowicz M. J. of Magnetism and Magnetic Materials, 1990, v. 83, p. 211-213.

2. Патент 2136069, РФ.

Формула изобретения

1. Магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, неодим, а также по крайней мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы: тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хром, а также по крайней мере один редкоземельный элемент, выбранный из группы: самарий, лантан, церий, празеодим, иттрий, при этом состав материала соответствует формуле, ат. %:
(Nd_1-x1-x2R¹ _x1R² _x2)_14-20(Fe_1-у1-у2Co_y1Cr_y2)_ocт.B_4-9,
где R¹ - по крайней мере один элемент, выбранный из группы: Tb, Dy, Но, Еr, Тm;
R² - по крайней мере один из элементов, выбранный из группы: Sm, La, Се, Pr, Y,
причем
х1+х2= 0,001-0,99,
x2/x1= 0,01-10,
у1+у2= 0,001-0,3,
у2/у1= 0,0001-0,2.

2. Магнитный материал по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вольфрам, а также по крайней мере один элемент, выбранный из группы: алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь, при этом состав материала соответствует формуле, ат. %:
(Nd_1-x1-x2R¹ _x1R² _x2)_l4-20(Fe_1-у1-у2Co_y1Cr_y2)_ocт.B_4-9,
где Т - по крайней мере один элемент, выбранный из группы: Al, Ga, Ti, Nb, Мо, Сu, W,
причем
у3= 0,001-5.

3. Изделие, отличающееся тем, что оно выполнено из магнитного материала по любому из п. 1 или 2.

РИСУНКИ

Рисунок 1