Закономерности кристаллизации и образования структуры литых заготовок для производства постоянных магнитов из сплавов Fe-Pr-B Колтыгин, Андрей Вадимович

Введение к работе

Актуальность работы Производство постоянных магнитов (ПМ) из сплавов системы Fe-Рг-В , являющихся одним из перспективных магнитотвердых материалов, осуществляется методом горячей деформации и последующей термической обработки литых заготовок. Научно-технические разработки по повышению рабочих ' характеристик ПМ из этих . сплавов реализуются- путем дополнительного легирования и подбора режимов термообработки и деформации. Структуре и. фазовому составу исходных литых заготовок уделяется очень мало внимания. Вместе с тем, отмечается существенное влияние условий получения литых заготовок на свойства производимых ПМ. Кроме того, остается слабо изученным процесс кристаллизации данных сплавов, что оборачивается несоответствием полученного , фазового и структурного состава этих сплавов в литой заготовке по сравнению с ожидаемым . Актуальность настоящей работы заключается в систематическом изучении микроструктуры и хода кристаллизации ряда сплавов Fe-Pr-B при различных скоростях охлаждения, а также в изучении макро- и микроструктуры в литом состоянии направленом на повышение качества ПМ из сплавов Fe-Pr-B.

Цель работы Выявление особенностей кристаллизации и изменения структуры сплавов Fe-Pr-B под действием различных скоростей охлаждения и выработка рекомендаций для совершенствования технологии получения литых заготовок с заданной макро- и микроструктурой.

Научная новизна

1. Выявлены закономерности кристаллизации и образования структуры сплавов системы Fe-Pr-B с содержанием празеодима 31-37Z(no массе), бора - 0.8-1.8Z( по массе), а также дополнительно легированных Z7. меди , в широком диапазоне скоростей охлаждения ( от 5 до 10^ооС/мин). Обнаружен немонотонный характер влияния скорости охлаждения на число фаз и объемное количество структурных и фазовых, составляющих в сплаве.

2. Установлена связь между фазовым составом, количеством магнитной фазы , макроструктурой слитка из сплава Fe-Pr-B и -условиями кристаллизации расплава. Показано, что в зависимости от величины скорости охлаждения расплава возможно получение как столбчатой так и равноосной структуры. Доказана возможность подавления первичной кристаллизации железа и получения неравновесной структуры с максимальным количеством магнитной фазы вследствие нарастающего, с увеличением скорости охлаждения , предкристаллизационного переохлаждения.

3-. Установлено, что кристаллизация сплавов Fe-Pr-B даже с малыми скоростями охлаждения (5С/мин) проходит с частичным подавлением перитектических реакций JK+Fe-»Fee2Pi'i2B6 и практически, без реализации реакции I+Fe-*Fe82PriB6+Fei7PT2, идущих в равновесных условиях. Вследствие этого, в структуре сплава всегда присутствуют первичные дендриты железа и излишнее

КОЛИЧеСТВО ЛеГКОПЛаВКОЙ ЭВТеКТИКИ Fe82"Pri2BG+Fe44Pri2B44+Pr.

і. Изучено влияние различного содержания празеодима ;31-37"У и бора .(0.8-1.8%) на структуру и фазовый. состав гплаьов Fe-Pr-B . Изучено влияние" добавок Си, Со, А1 (1.5-4%) на структуру и ход кристаллизации сплавов.

5. Рассмотрена структура и фазовый состав сплавов Fe-Pr-B после горячей деформации и термообработки.

6. Изучено формирование двухфазной области в отливке, как фактора, влияющего на столбчатую кристаллизацию. Разработан алгоритм расчета процесса затвердевания отливок из сплавов -твердых растворов с учетом характера их кристаллизации. На модельных сплавах Cu-Mn, Cu-NI, Cu-Sb показано влияние неравновесных условий кристаллизации на величину интервала кристаллизации сплавов с различным коэффициентом распределения второго компонента. .

Практическая значимость

1. На основании результатов работы разработана и внедрена на НПО "Магнетон" усовершенствованная технология изготовления слитков из сплавов Fe7Pr-B, Fe-Fr-B-Cu, обеспечивающая однородность их химического и фазового состава.

2. Составлен атлас металлографических структур сплавов Fe-Pr-B и Fe-Pr-B-Cu , который используется для контроля технологии.

3. Предложено использовать в качестве материала для производства ПМ сплавы Fe-Pr-B , полученные методом быстрой закалки из жидкого состояния (спинингованием), содержащие в литой структуре до 807. магнитной фазы. '

1. Найдены эмпирические зависимости содержания и размера фаз в структуре сплава Fe+37ZPr-<-0.8-0.9XB от скорости охлаждения, позволяющие решать' обратную задачу - оценить скорость охлаждения по структуре..

Апробация работы Основные результаты, работы доложены и обсуждены на XI Всесоюзной конференции по постоянным магнитам (г.Суздаль , 1994г.), на Международной Научно-практической

- 5 -конференции по теме:"Достижение науки и техники в производство" (г.Москва май 1995г.), на научных семинарах кафедры ТЛП МГИСиС. Публикации По теме диссертации опубликовано две статьи и двое тезисов докладов.

Объем диссертации Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, приложений и списка источников из наименований. Работа содержит J^fr? страниц машинописного текста, -St? рисунков, 32 таблиц.