Введение к работе
j ~[ 7
Актуальность работы. Промышленная электроника, электротехника, вычислительная техника, автомобилестроение, звуковоспроизводящая техника, составляющие основу современного Hi-Tech, не представляют своего развития без использования концентрированных источников магнитной энергии - постоянных магнитов. Наиболее выгодными массогабаритными характеристиками в настоящий момент обладают магниты на основе редкоземельных металлов.
Магниты на основе РЗМ Nd-Fe-B имеют уникальные характеристики: их энергия в 8-Ю раз больше, чем у ферритовых магнитов. Ежегодное увеличение оборота в магнитной промышленности за последние годы составляет более миллиарда долларов. Лидирующее положение на рынке РЗ - магнитов занимает Китай, где прирост-производства данных магнитов составляет 25-30 % в год.
В России количество выпускаемых редкоземельных магнитов составляет около 50 тонн в год, что обеспечивает в настоящее время потребность Российского рынка. Это незначительная величина по сравнению с 20 тысячами тонн, производимыми в мире. Однако, в связи с развитием отечественной промышленности эта цифра будет с каждым годом возрастать. Так, разработка российского автопрома - электроусилитель руля потребует порядка 20 тонн магнитов Nd-Fe-B в год, а переоснашение магнитных подвесов центрифуг каскада разделения изотопов урана - 200 тонн. В последнее время возрастает потребность в эффективных магнитоактиваторах и магнитных сепараторах, которые являются магнитобмкими изделиями. Из всего вышесказанного следует, что развитие отечественной магнитной промышленности и обеспечение ее современными технологиями крайне необходимо именно сейчас, когда российская промышленность начинает подниматься. В противном случае, через год-два российские производители окажутся в кабальной зависимости от азиатских поставщиков магнитов, которые начали открывать свои представительства в некоторых городах России.
Противостоять агрессивному маркетингу азиатских производителей магнитов российские производители могут только улучшая индекс цена/качество своей продукции. Поэтому работы, проводимые по данным направлениям, являются актуальными.
Данная работа посвящена вопросам, связанным с совершенствованием технологии изготовления магнитов и с повышением качества получаемых магнитных материалов.
Работа является продолжением и развитием исследований и разработок, проводимых СГТА совместно с СХК и рядом организаций по использованию
3 Р^"^а7^м -
I БИБЛИОТЕК '
фторидной технологии для получения редких, РЗ и радиоактивных материалов и сплавов, выполняемых в рамках отраслевой целевой программы инновационных преобразований Росатома 2003-2005 г.г. (ОЦП "Инновация"), а также в соответствии с планом НИР СХК и хозяйственных договоров с СГТА.
Цель работы - разработка технологии измельчения РЗМ-содержаших лигатур методом гидрирования.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
изучить физико-химические основы процесса гидрирования лигатур РЗМ-переходный металл с целью определения влияния различных факторов на скорость и полноту его протекания;
исследовать коррозионную устойчивость порошков гидридов;
провести опытно-промышленную проверку разработанной технологии с получением порошков лигатур РЗМ-переходный металл и использования их в технологии получения магнитов Nd-Fe-B методом твердофазного легирования.
Решение поставленных задач позволило получить ряд теоретических и экспериментальных результатов, определяющих научную новизну работы:
- впервые предложена, разработана и испытана в лабораторных и опытно-
промышленных условиях технология измельчения высоконеодимовых лигатур
(Nd-Fe) методом гидрирования;
- определены кинетические и технологические параметры процесса
гидрирования лигатуры Nd-Fe;
установлен вероятностный механизм гидрирования лигатур Nd-Fe;
изучена коррозионная активность порошков гидридов лигатур в осушенном и влажном воздухе, а также в различных защитных атмосферах.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на XIV и XV Международной конференциях по РЗМ (г. Суздаль, 2003, 2004 г.), Северской научно-практической конференциях (г. Северск, СГТИ, 2003, 2004, 2005 г.), Научно-практической конференции "Проблемы и перспективы развития ядерной энергетики" (г.Томск, IIIУ, 2004 г.), VI и VII-й научно-технической конференциях СХК (г. Северск, 2002, 2004 г.), Северском инновационном форуме "Инновации: экономика, образование, технологии" (г. Северск, СГТА, 2005).
Практическая значимость. На предприятии ООО «ПОЗ-ПРОГРЕСС», (г.Верхняя Пышма Свердловской обл.) в промышленных условиях отработана
технология гидрирования высоконеодимовых лигатур (Nd-Fe) и наработана опытно-промышленная партия порошков РЗМ-содержащих лигатур (NdJ'r.DyJ-Fe, полученных по фторидной технологии на СХК.
Результаты работы послужили основой для опытно-промышленной проверки на СХК технологии твердофазного легирования некондиционных магнитных материалов с использованием РЗМ-содержащих порошков гидридов. Разработанная технология позволила вернуть в производство все некондиционные (по химическому составу) магнитные сплавы, исключив дорогостоящую операцию их индукционного переплава. № таких некондиционных сплавов после корректировки их состава порошками гидридов высоконеодимовой лигатуры были изготовлены серийные магниты Nd-Fe-B, соответствующие ТУ.
Проведена оценка себестоимости гидридного измельчения магнитных сплавов и лигатур методом гидрирования - она составила 1,1 доллУкг гидридов лигатуры (Nd-70%, Fe-30%Mac.).
Материалы, изложенные в диссертационной работе, используются при чтении лекций студентам, а также часть из них была использована при написании ряда методических пособий и монографии.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 14~ публикациях, в том числе: в сборниках материалов Международных, Отраслевых и Российских конференций и симпозиумов. Разработанный способ получения РЗМ-содержаших лигатур защищен патентом России.
Личный вклад автора в разработку проблемы. В основу диссертации положены результаты научных исследований и практических разработок, выполненных автором в СГТА, на Сибирском химическом комбинате (СХК) и ООО "ПОЗ-ПРОГРЕСС. Личный вклад автора заключается в разработке и обосновании научных основ и совокупности применяемых методов исследований, в анализе и сопоставлении результатов известных и проведенных автором работ, а также в написании статей, тезисов и докладов по получению магнитных материалов на основе РЗМ.
Объем и структура диссертации: Работа выполнена на 155 листах и включает 140 литературных источников.
