On the study of the influence of external pressure and carbon on the structure formation and properties of compacts baked on the basis of rapidly cooled Nd-Fe-(C,В)-Cu-Ті alloys (Part 2)

Abstract

EN: Objective. Complex study of thermodynamic and physico-chemical conditions of phase formation in ready permanent magnets, manufactured on the basis of Fe-Nd-B systems. Research methods: metallographic, x-ray, magnetometric. Result. The influence of external pressure and a small amount of carbon (0.17...0.86 % AO) on the structure and properties of permanent magnets made on the basis of the Nd-Fe-B system doped with copper and titanium. For the manufacture of permanent magnets with high magnetic energy, fast cooling products from the liquid state are used. To do this, the flakes obtained by the LRE method were pressed in a mold and spiked in a vacuum. The mold and bolts that fasten are made of alloys that have different coefficients of linear expansion. This method allows to achieve high pressure (≈ 1 HPa) during sintering. Sintering was performed in a vacuum under pressure P = 12 MPa and at a temperature of 1013 K. It is shown that carbon has a dual effect on the properties of alloys Nd15,2Fe75,5-хCхB6,6Cu1,57Ті1,38, (x: 0.33...0.86 % of the stock.): on the one hand, in the presence of carbon (0.33...0.86 at.%) in the liquid alloy, micro-areas are formed, which are enriched with copper, on the basis of which, when quenched from the liquid state, ndcu2 crystals are born. On the other hand, during crystallization of the amorphous component in alloys Nd15,2Fe75,5-хCхB6,6Cu1,57Ті1,38 under high pressure conditions, imperfections are formed in which the alloying elements – carbon, copper, titanium, neody-mium-are diffused. Micro-areas, reaching critical sizes, become an obstacle to the displacement of domain boundaries. And in the first, and in the second cases actively manifests itself pinning-effect. Scientific novelty. I t is fou nd t hat the sin teri ng t emp erat ure of r apid ly cool ed a lloy fl akes dec reases Nd15,2F e 75,5-хCхB6,6C u1,57Т і 1,38 in conditions of high pressure of about 0.9 GPA from the technological 1323 K to the temperature of 1013 K practically does not affect the rate of nucleation of metastable phases NdCu2 and Nd2Fe14B and at the same time reduces the speed of their growth. However, this leads to an increase in the coercive force of the finished magnets from 160 kA/m to 1300 kA/m. Practical significance. The results obtained in this work are important for the further development of physical material science of magnetically hard materials and modern technology. UK: Мета роботи. Комплексне дослідження термодинамічних та фізико-хімічних умов утворення фаз в готових постійних магнітах, що виготовляються на основі систем Fe-Nd-B. Методи дослідження: металографічний, рентгеноспектральний, магнітометричний. Отримані результати. Досліджується вплив зовнішнього тиску та незначн ої кількості вуглецю (0, 17… 0, 86 % ат) на структуру та властивості постійних магнітів, які виготовлені на основі системи Nd-Fe-B, що леговані міддю та титаном. Для виготовлення постійних магнітів з високою магнітною енергією використано продукти швидкого охолодження з рідкого стану. Для цього лусочки, що отримані методом ЗРС, пресували у прес-формі та спікали у вакуумі. Прес-форма та болти, що їх скріплюють, виготовлені зі сплавів, у яких різні коефіцієнти лінійного розширення. Цей метод дає змогу досягти високого тиску ( ≈ 1 ГПа) під час спікання. Спікання виконували у вакуумі під тиском Р = 12 МПа та при температурі 1013 К. Показано, що вуглець двояко впливає на властивості сплавів Nd15,2Fe75,5-хCхB6,6Cu1,57Ті1,38, (х: 0,33...0,86% ат.): з одного боку, в присутності вуглецю (0,33...0,86 ат.%) в рідкому сплаві, утворюються мікрообласті, які збагачені міддю, на базі яких при загартуванні з рідкого стану зароджуються кристали NdCu2. З іншого боку, при кристалізації аморфної складової в сплавах Nd15,2Fe75,5-хCхB6,6Cu1,57Ті1,38 в умовах високого тиску утворюються області недосконалостей, в які дифундують легувальн і елементи – вуглець, мідь, титан, неодим. Мікрообласті, досягаючи критичних розмірів, стають перешкодою зміщення границь доменів. І в першому, і в другому випадках активно проявляється піннінг-ефект. Наукова новизна. Встановлено, що зниження температури спікання швидко охолоджених лусочок сплавів Nd15,2Fe75,5-хCхB6,6Cu1,57Ті1,38 в умовах високого тиску порядку 0,9 ГПа від технологічної 1323 К до температури 1013 К практично не впливає на швидкість зародження метастабільних фаз NdCu2та Nd2Fe14B і в той же час знижує швидкість їх росту. Однак, це призводить до збільшення коерцитивної сили готових магнітів від 160 кА/м до 1300 кА/м. Практична цінність. Одержані в роботі результати мають важливе значення для подальшого розвитку фізичного матеріалознавства магнітожорстких матеріалів та сучасної техніки.