Магнитный материал и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к магнитным материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов с металлами группы железа. Предложен магнитный материал и изделие, выполненное из него. Материал содержит железо, кобальт, бор и, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, а также церий и гадолиний, и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, лантан, неодим, иттрий, празеодим, при этом химический состав соответствует формуле, ат.%: (Ce1-x1-x2-x3Rlx1R2x2Gdx3)14-20(Fe1-yCoy1)ост.B4-10, где R1 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Tb, Dy, Но, Er, Tm, R2 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Sm, La, Nd, Y, Pr, где х1=0,2-0,5, у1=0,2-0,3, а х2 и х3 выбраны из следующих условий х1+х2+х3=0,75-0,99, х3/х1≥0,01. Технический результат - увеличение величины остаточной магнитной индукции материала при одновременном увеличении температурной стабильности. Применение предложенного магнитного материала позволяет повысить точность и стабильность работы навигационного оборудования и систем авиационной автоматики, а также производить магниты любых типоразмеров. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к магнитным материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов с металлами группы железа.

Известен магнитный материал на основе неодима, церия, лантана, железа, алюминия, бора следующего химического состава, ат.%: (Nd0,6Ce0,27La0,13)15,5Fe73,9Al3,1В7,5 (Tang W. and other. Preparation and microstructure of La-containing R-Fe-B permanent magnets. J.Appl.Phys., 1989, V.65, №.8, p.3142-3145).

Недостатками известного магнитного материала являются:

недостаточно высокие магнитные свойства: величина коэрцитивной силы (НCi) равняется 8,1 кЭ, при этом величина температурного коэффициента индукции (ТКИ) не более -0,1%/°С (в области 20÷100°С).

Изделиями из известного магнитного материала являются, например, призмы, цилиндры, кольцевые магниты с радиальной либо аксиальной текстурой и т.д.

Недостатками изделий являются:

- недостаточно высокое значение величины НCi, что накладывает ограничения на геометрические размеры изделий, особенно, кольцевых магнитов с радиальной текстурой;

- недостаточно высокая температурная стабильность материала (высокое значение ТКИ, по абсолютной величине), что ограничивает область применения изделий из него в технике.

Известен магнитный материал на основе неодима, железа, кобальта, бора следующего химического состава, ат.%: Nd15(Fe1-xСоx)77В8, где x=0÷0,2 (Sagawa M. and other. Permanent magnet materials based on the rare earth-iron-boron tetragonal compounds. IEEE Trans. on Magnet., 1984, V.MAG-20, №5, p.1584-1589).

Недостатками известного магнитного материала являются:

недостаточно высокие магнитные свойства: величина НCi не превышает 10,3 кЭ, а величина ТКИ ≤-0,074%/°С.

Изделиями из известного магнитного материала являются, например, призмы, цилиндры, кольцевые магниты с радиальной либо аксиальной текстурой и т.д.

Недостатками изделий являются:

- недостаточно высокое значение величины НCi, что накладывает ограничения на геометрические размеры изделий, особенно, кольцевых магнитов с радиальной текстурой;

- недостаточно высокая температурная стабильность материала (высокое значение ТКИ, по абсолютной величине), что ограничивает область применения изделий из него в технике.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является магнитный материал, имеющий химический состав соответствующий формуле, ат.%:

(Nd1-x1-x2Tbx1Rx2)14-17(Fe1-y1Coy1)75-80Ty2В6-8,

где R - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы диспрозий (Dy), гольмий (Но), эрбий (Er), тулий (Tm), а Т - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий (Al), галлий (Ga), титан (Ti), ниобий (Nb), молибден (Мо), причем

х1+х2=0,1-0,99

х1/х2≥0,10

у1=0,2-0,55

у2=0,01-10 (Патент РФ №2136069)

Недостатками магнитного материала-прототипа являются недостаточно высокие магнитные свойства. Например, при величине ТКИ=-0,05%/°С(20÷100°С), величина остаточной индукции (ВR) не превышает 8,5 кГс.

Изделиями из магнитного материала-прототипа являются любые типоразмеры магнитов (например, призмы, цилиндры, кольца с аксиальной и радиальной текстурой (КМРТ).

Недостатком изделий являются:

невозможность изготовления магнитов с величиной ТКИ более -0,05%/°С, при значении остаточной индукции ВR более 8,5 кГс.

Технической задачей изобретения является увеличение остаточной индукции материала при одновременном увеличении температурной стабильности.

Поставленная техническая задача достигается тем, что разработан магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий (Tb), диспрозий (Dy), гольмий (Но), эрбий (Er), тулий (Tm), который дополнительно содержит церий (Се) и гадолиний (Gd), и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий (Sm), лантан (La), неодим (Nd), иттрий (Y), празеодим (Pr), при этом химический состав соответствует формуле, ат.%:

(Се1-x1-x2-x3R1x1R2x2Gdx3)14-20(Fe1-y1Coy1)ост.В4-10,

где R1 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Tb, Dy, Но, Er, Tm, R2 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Sm, La, Nd, Y, Pr, где

х1=0,2-0,5,

у1=0,2-0,3,

а значения х2 и х3 выбраны из следующих условий:

х1+х2+х3=0,75-0,99,

х3/х1≥0,01.

Магнитный материал дополнительно содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий (Al), галлий (Ga), титан (Ti), ниобий (Nb), молибден (Мо), медь (Cu), при этом химический состав соответствует формуле, ат.%:

(Се1-x1-x2-x3R1x1R2x2Gdx3)14-20(Fe1-y1Coу1)ост.Ту2В4-10,

где Т - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Al, Ga, Ti, Nb, Мо, Cu;

у2=0,01-4.

Предложено также изделие, выполненное из указанного выше магнитного материала.

Авторами установлено, что в системе Ce-LR-HR-Fe-Co-B, где LR - легкий, a HR - тяжелый редкоземельные металлы, соответственно, величина отношения HR/(Ce+LR+HR) в основной магнитной фазе (Се, LR, HR)2(Fe, Со)14 В всегда выше, чем в системе Nd-HR-Fe-Co-B (при одинаковом содержании остальных легирующих элементов), что и приводит к повышению величины ТКИ материала. Установлено, что легирование гадолинием делает менее чувствительной величину коэрцитивной силы к изменениям температуры, что также приводит к увеличению величины ТКИ материала. Установлено, что положительное влияние Sm, La, Nd, Y, Pr, a также Al, Ga, Ti, Nb, Мо, Cu в заявленных пределах связано с изменением химического состава фаз, а также фазового состава материала.

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 образцов-свидетелей в магнитном поле 10 кЭ, спекание в вакуумной печи при температуре 1080-1140°С. Полученные заготовки образцов-свидетелей шлифовали до размера 10×10×10 мм. Величину ТКИ измеряли в области 20-100°С.

Составы и свойства предлагаемого магнитного материала и материала-прототипа приведены в таблице.

Предложенный магнитный материал при величине ТКИ более -0,05%/°С позволяет повысить величину BR на 4-25% и НCi на 5-8% по сравнению с магнитным материалом-прототипом, что дает возможность расширить номенклатуру выпускаемых изделий.

Применение предлагаемого магнитного материала позволит повысить точность и стабильность работы навигационного оборудования и систем авиационной автоматики, а также производить магниты любых типоразмеров.

Таблица

Составы и свойства предлагаемого магнитного материала и материала-прототипа
Предлагаемый материалСостав магнитного материала, ат.%Магнитные свойства
BR, кГсНCi, кЭТКИ, %/°С
1(Се0,25Dy0,05Tb0,40Er0,05Nd0,01Pr0,17Sm0,02Gd0,05)14,5(Fe0,7Co0,3)ост.B88,919,0-0,03
2(Ce0,01Dy0,18Ho0,01Er0,01Nd0,03Pr0,75Gd0,01)15,5(Fe0,8Co0,2)ост.B7,18,818,1-0,042
3(Ce0,25Dy0,1Tb0,4Nd0,01Pr0,18Sm0,01Gd0,05)15,3(Fe0,7Со0,3)ост.Cu0,005Ti0,005В68,817,6-0,025
4(Ce0,01Dy0,01Tb0,18Er0,01Nd0,3Pr0,35Y0,05Gd0,09)15,2(Fe0,8Co0,2)ост.Cu2,8Ti1Al0,2B78,917,7-0,042
5(Ce0,01Dy0,41Tb0,01Nd0,01Pr0,56Gd0,01)14,1(Fe0,76Со0,24)ост.В7,39,517,7-0,022
6(Ce0,05Dy0,2Tb0,05Tm0,05Ho0,01Pr0,57Y0,02Gd0,05)15(Fe0,75Co0,25)ост.Al0,1Ti0,1B6,710,018,0-0,025
7(Се0,06Dy0,15Tb0,14Nd0,58Sm0,03Gd0,04)14,4(Fe0,8Co0,2)ост.Al0,1Ti0,04Nb0,02В610,617,7-0,043
8(Се0,04Dy0,3Tb0,07Ho0,01Nd0,47La0,01Sm0,05Gd0,05)14,9(Fe0,75Co0,25)ост.Cu1,6Ti0,45В6,29,018,1-0,02
Прототип(Nd0,69Dy0,25Tb0,06)16,0(Fe0,77Co0,23)ост.Al0,9В7,298,516,8-0,05

1. Магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церий и гадолиний, и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, лантан, неодим, иттрий, празеодим, при этом химический состав соответствует формуле, ат.%:

(Ce1-x1-x2-x3R1x1R2x2Gdx3)14-20(Fe1-y1Coy1)ост.B4-10,

где R1 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Tb, Dy, Но, Er, Tm, R2 - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Sm, La, Nd, Y, Pr, где

x1=0,2-0,5,

у1=0,2-0,3,

а значения х2 и х3 выбраны из следующих условий:

x1+x2+x3=0,75-0,99

х3/х1≥0,01.

2. Магнитный материал по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы алюминий, галлий, титан, ниобий, молибден, медь, при этом химический состав соответствует формуле, ат.%:

(Ce1-x1-x2-x3R1x1R2x2Gdx3)14-20(Fe1-y1Coy1)ост.Ty2B4-10,

где Т - по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы Al, Ga, Ti, Nb, Mo, Cu, где

у2=0,01-4.

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



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии и касается получения микрокристаллической магнитострикционной ленты из сплава на основе системы железа - алюминия. .

Изобретение относится к области получения магнитных жидкостей, а также к области синтеза основного компонента магнитной жидкости феррофазы (высокодисперсного магнетита) из отходов травильного и гальванического производства.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к магнитным материалам, в частности к использованию осевой симметрии для задания магнитных свойств материалам.

Изобретение относится к металлургии прецизионных сплавов на основе кобальта, которые могут применяться для изготовления высокопрочных аморфных материалов в виде лент с высоким значением магнитной проницаемости.

Изобретение относится к металлургии, в частности к аморфным и нанокристаллическим магнитомягким сплавам, получаемым в виде тончайшей ленты литьем плоского потока расплава на поверхность охлаждающего тела и скоростной закалки, используемым для изготовления трансформаторов и дросселей.
Изобретение относится к металлургии, в частности к аморфным магнитомягким сплавам, используемым для изготовления трансформаторов, дросселей и тороидальных витых магнитопроводов.

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к ферритовым материалам, использующимся в невзаимных СВЧ-устройствах, например вентилях, циркуляторах высокого уровня мощности.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению постоянных магнитов из стронциевых ферритов. .

Изобретение относится к изготовлению спеченных магнитов на связке, в частности к магнитам, содержащим сплав редкоземельных элементов. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к магнитным материалам для постоянных магнитов. .

Изобретение относится к металлургии, конкретно к магнитным сплавам. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к составам высоколегированных марганцем и никелем сталей, используемых в качестве сварочного и наплавочного материала при восстановлении крестовин железнодорожных путей, зубьев экскаваторов или других быстроизнашиваемых деталей.

Изобретение относится к черной металлургии и касается демпфирующих сплавов на основе железа как порошковых, так и литых. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к порошковым и литым антифрикционным сплавам на основе железа со структурой e - мартенсита и к антифрикционным изделиям с использованием данного сплава.

Изобретение относится к металлургии. .

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при производстве ферроникеля методом электроплавки окисленных никелевых руд. .

Изобретение относится к производству постоянных магнитов из млгкитотвердых сплавов на Fe-Ni-Al-Co основе со столбчатой кристаллической структурой . .

Изобретение относится к металлургии, а именно к сплавам для постоянных магнитов типа ЮНДК, применяемым в электро - и радиотехнике, приборостроении, авиационной промышленности, машиностроении, автомобильной промышленности и др.
Сталь // 2312921
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к составам сталей, которые могут быть использованы в машиностроении, станкостроении и других отраслях промышленности
Наверх