Закономерности формирования структуры и свойств сплавов на осное Fe-Nd-B и совершенствование технологий получения литых заготовок для постоянных магнитов Бондаренко, Ольга Владиславовна

Введение к работе

Актуальность работы. Производство постоянных магнитов (Ш) .из сплавов системы Fe-Nd-B, являющихся одним из наиболее перспективных магнитожестких материалов, осуществляется методами порошковой металлургии, при этом порошки получают измельчением слитков и бьютрозакаленных лент, а также газовым распылением. Научно-технические разработки по повышению рабочих характеристик Ш из этих сплавов реализуются путем дополнительного легирования -и подбором режимов термомагнитной обработки. Структуре и свойствам порошков, кроме гранулометрического состава, уделяется очень мало внимания. Вместе с тем отмечается существенное влияние условий получения лигах гаготовок на свойства производимых ПМ. Кроме того разные способы получения литых заготовок (слитков, лент, распыленных порошков) характеризуются различными технологическими показателями, из-за чего не представляется возможным объективно сравнивать эти способы. В свете, сказанного, актуальность настоящей работы заключается в систематическом изучении микроструктуры рассматриваемых сплавов после кристаллизации с различными скоростями охлаждения, а также в изучении макроструктуры литых заготовок, и использовании скорости охлаждения как главного критерия, определяющего качество литых сплавов Fe-Nd-B, применяемых для изготовления Ш.

Цель работы. Выявление закономерностей изменения структуры сплавов на основе системы Fe-Nd-B под действием различных скоростей охлаждения при кристаллизации для совершенствования технологий производства Ш, базирующихся на получении порошков путем дробления и измельчения слитков и закалкой из расплава.

Научная новизна.

1. Выявлены закономерности образования структуры сплавов системы Fe-Nd-B с содержанием неодима 30-38 масс.Х, бора 1,0-1,2 масс.Х, а также дополнительно легированных 3-4 масс.Х кобальта и 2,5 масс.% диспрозия при кристаллизации в широком диапазоне скоростей охлаждения (от 3-Б до 10⁸ С7мин). Обнаружен немонотонный характер влияния скорости охлаждения на число фаз и объемное количество структурных составляющих в структуре сплавов.

2. Установлено, что кристаллизация сплавов Fe-Nd-B даже с малыми скоростями охлаждения (3-5 С/мин) проходит бее реализации перитектических реакций L + Fe Nd2Fei4B и L + Nd2Fe'i7 Nd2Fei4B + Nd, имеющихся в равновесном процессе. Последствия этого выражаются в появлении в конечной структуре сплава неравновесных фаз (дендритов железа, кристаллов фазы Nd2Fei7) и увеличения количества легкоплавкой эвтектики Nd2Fei4B + NdFe4B₄ + Nd.

3. Обнаружено, что при росте^- скорости охлаждения до 100 С/мин значительно возрастает переохлаждение перед началом кристаллизации сплавов, тогда как переохлаждение перед последующим выделением фазы Nd2Fej4B. возрастает менее интенсивно. Следствием этого является уменьшение количества дендритов железа и увеличение количества фазы Nd2Fej4B в структуре сплавов.

4. Установлено (путем экстраполяции), что охлаждение со скоростью 1000 С/мин должно приводить к.переохлаждению сплавов перед началом, кристаллизации на 200 С, и непосредственному выпадению из расплава фазы Nd2Fei4B без образования первичных кристаллов железа. Подобная структура обнаружена в наружных слоях (до 30 мм от поверхности) слитков диаметром 140 мм, залитых в

медные изложницы. На этом основании Можно утверждать, что Затвердевание слитков происходило с глубоким переохлаждением в больших объемах у поверхности охлаждения. Путем расчетов на ЭВМ .показана возможность переохлаждения расплава в глубинных слоях слитка в " зависимости от начального переохлаждения в его приповерхностных слоях.

Практическая значимость. ^; '

5. Разработана методика всестороннего металлографического анализа структуры литых сплавов системы Fe-Nd-B после кристаллизации со скоростями охлаждения от 3-5 до 10⁸ С/мин.

6. Составлен и передан предприятию АО НПО "магнетон" атлас микроструктур указанных сплавов.

7. Найдены эмпирические . зависимости содержания фазы Nd2Fei4B в структуре сплавов от скорости охлаждения при кристаллизации, позволяющая решать обратную аадачу - оценивать скорость охлаждения по структуре.

8. Предложены изменения технологии изготовления слитков для производства порошков из сплавов на основе системы Fe-Nd-B, позволяющие получить однородный фазовый состав порошков без первичных кристаллов железа. Рекомендовано производить плоские прямоугольные слитки толщинами 20-30 мм при толщине стенок медного кокиля 40-50 мм.

9. Предложены режимы- получения порошков методами закалки из жидкого состояния: температура расплава перед распылением 1450 -1550С (при газодинамическом диспергировании) и скорости вращения кристаллизатора 1250-1650 об/мин (19-25 м/с) при спиннингс-вании. ' .

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на XIV совещании "Высокочистые вещества и металлические материалы на их основе" (Владимир," 1993), на XI Всесоюзной конференции по постоянным магнитам (Владимир, 1994).

Публикации. По теме диссертации опубликованы две статьи, трое,тезисов докладов.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов приложений и списка использованных источников из ^j-Ц-наименований. Работа содержит і а тстраниц машинописного текста, 3 рисунков, 2>с- таблиц.ь1.