Введение к работе
Актуальность темы. Сплавы системы R-Fe-B (где R- редкоземельные элементы Nd, Рг) имеют большое научное и практическое значение как материалы, из которых изготавливаются постоянные магниты с рекордными свойствами [1]. Дальнейшее повышение магнитных свойств сплавов R-Fe-B связывают с формированием в них нанокристаллитеской (НК) структуры, которую удается получить в горошках данных сплавов методами быстрой закалки и интенсивного шарового размола.
Новым способом получения НК материалов является использование интенсивной пластической деформации (ИПД) [2], в том числе интенсивной пластической деформации кручением под высоким давлением (ИПДК). Преимуществом этого способа является возможность получения объемных наноструктурных образцов, свободных от остаточной пористости и не загрязненных посторонними примесями. Проведение исследований подвергнутых ИПД сплавов R-Fe-B позволяет получить новые данные как о трансформации структуры интерметаллических сплавов в результате интенсивного деформационного воздействия, так и о магнитных свойствах нанокристаллических сплавов R-Fe-B в особых, напряженно-деформированных состояниях.
Цель диссертационной работы. Целью данной работы является комплексное исследование влияния интенсивной пластической деформации кручением под высоким давлением (ИПДК) и последующих отжигов на микроструктуру и магнитные свойства сплавов R-Fe-B различного состава, варьируемого относительно стехиометрии R2Fei4B, и различного исходного состояния, и получение методом ИПДК наноструктурных магнитотвердых сплавов R-Fe-B с высокими магнитными характеристиками. Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи:
1 Исследование влияния интенсивной пластической деформации
кручением и последующих отжигов на фазовый состав и микроструктуру
сплавов R-Fe-B.
2 Исследование влияния фазового состава и микроструктуры
сплавов R-Fe-B, подвергнутых ИПД и отжигам, на магнитные
гистерезисные свойства.
Научная новизна. В представленной работе впервые интенсивной пластической деформацией кручением под высоким давлением получено наноструктурное состояние сплавов R-Fe-B и исследовано влияние параметров деформации на структуру и магнитные свойства данных сплавов. Обнаружено, что стехиомегрическое соединение R2Fei4B (Т-фаза) в результате ИПДК распадается с образованием аморфной фазы и нанокристаллического твердого раствора на основе a-Fe. Определена зависимость гистерезисных характеристик сплавов R-Fe-B от степени ИПДК и последующих отжигов. Предложена физическая модель, связывающая магнитные гистерезисные свойства со структурным состоянием данных сплавов. Определены режимы деформации и термообработки, позволяющие сформировать высококоэрцитивное состояние в за-, до- и стехиометрических сплавах R-Fe-B с высокими значениями коэрцитивной силы (Нс) и удельной остаточной намагниченности (о"г).
Практическая ценность. Полученные данные о зависимости магнитных гистерезисных свойств подвергнутых ИПДК сплавов R-Fe-B от их микроструктуры имеют важное значение для разработки новых методов производства постоянных магнитов R-Fe-B с рекордными магнитными свойствами - например, интенсивной пластической деформации методом равноканалыюго углового прессования.
; .Разработанный способ интенсивной деформации кручением и Г Последующих отжигов позволил получить монолитные образцы сплавов -Nd(Pr)FeB с высокими значениями коэрцитивной силы Н<. и ог.
На защиту выносятся следующие положения: ; !!:1: Интенсивная пластическая деформация кручением формирует в сплавах R-Fe-B различного состава нанокристаллическую структуру и приводит к фазовым превращениям, связанным с распадом основной фазы ; R2Fei4B на аморфную фазу и НК твердый раствор на основе ct-Fe. -|! ''-' 2.' Зависимость коэрцитивной силы сплавов R-Fe-B от степени интенсивной деформации имеет максимум, величина и положение ; которого зависят от состава и исходного структурного состояния сплава. Рост значений Нс при ИПДК вызван измельчением зерна, а снижение Нс при ИПДК выше критической степени обусловлено распадом высокомагнитоанизотропной фазы R2Fe14B на аморфную и a-Fe фазы.
3."Восстановление нанокристаллической фазы R2FeI4B в результате
отжига при температуре около 600 С деформированных
' ' застехиометрических сплавов приводит к росту их Н^ до значений порядка
'"" 30% от поля магаитокристаллической анизотропии фазы R2Fe14B.
' " ' 4. Отжиг образцов до- и стехиометрических сплавов R-Fe-B,
'подвергнутых ИПДК ниже определенной критической степени, приводит
к падению их коэрцитивной силы и остаточной удельной
': 'намагниченности. Отжиг при температуре 600 С образцов данных
сплавов,: подвергнутых ИПДК выше критической степени, приводит к
росту их Нс и arr.
'''- Апробация работы: Основные результаты, изложенные в * "'диссертации, докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
ЕММА-95 (г. Вена, 1995 г.), ЕММА-98 (Сарагоса, 1998 г.); 7-ом Международном семинаре "Дислокации и механические свойства металлов и сплавов" (г. Екатеринбург, 1996 г.); ISMANAM-96 (Рим, 1996 г.); NATO ASI-96 (о. Миконос, 1996 г.); NATO ASI-97 (г. Санкт-Петербург, 1997г.); НСМ-97 (Австратия, Перт, 1997г.); "XII Международная конференция по постоянным магнитам," (Суздаль, 1997г); 15-th International Workshop on Rare-Earth Magnets. (Дрезден, 1998 г.); "NANO-98 (Стокгольм, 1998 г.); 7-th JMMM-INTERMAG conference, (Сан-Франциско, 1998 г,); NATO ARW, (Москва 1999 г.); VIII International seminar "Dislocation structure and mechanical properties of metals and alloys," (Екатеринбург, 1999 г.); Всероссийская конференция "Физика конденсированного состояния" (Стерлитамак, 1997 г.); Республиканская конференция студентов и аспирантов "Нелинейные и резонансные явления в конденсированных средах", (Уфа, 1998 г.); XIV Уральская школа металловедов - термистов, (Ижевск. 1998 г.)
Структура н объем. Диссертация состоит из введения, пяти глав и списка литературы (118 наименований). Общий объем диссертации составляет 143 страницы, диссертация содержит 44 рисунка и 11 таблиц.
Диссертационная работа выполнена при научной консультации к.т.н Столярова В.В. (ИФПМ УГАТУ) и к.ф.-м.н. Попова А.Г. (ИФМ УрО РАН)
