Właściwości materiałów magnetycznie twardych o strukturze kompozytowej

• Autorzy: Kaszuwara W. , Witkowski A. , Leonowicz M.

Warianty tytułu

EN

Properties of hard magnetic composite materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ciągu ostatnich 15 lat wiele prac poświecono materiałom magnetycznie twardym o strukturze kompozytów, zawierających obok fazy magnetycznie twardej fazę magnetycznie miękką (nazywanych nanokompozytami magnetycznie twardymi). Obecność wydzieleń fazy magnetycznie miękkiej (żelaza) prowadzi do zwiększenia remanencji magnesu i może powodować również wzrost energii (BH)max - najważniejszej właściwości użytkowej określającej jakość materiału magnetycznie twardego. W magnesach typu metal ziemi rzadkiej - metal przejściowy (RE-M), poprzez odpowiedni dobór składu chemicznego, można uzyskać strukturę fazową zawierającą wydzielenia Fe. Struktura nanokompozytu umożliwia osiągnięcie maksymalnych wartości energii w izotropowych, nanokrystalicznych materiałach Nd-Fe-B, Pr-Fe-B oraz Sm-Fe-N. Uwarunkowane jest to jednak również cechami mikrostruktury kształtowanymi w procesie technologicznym. Badania wykazały, że wytwarzanie magnesów Nd-Fe-B i Pr-Fe-B metodą szybkiego chłodzenia ze stanu ciekłego daje lepsze rezultaty niż metoda mechanicznej syntezy, ponieważ pozwala na ograniczenie zawartości tlenu i zróżnicowanie wielkości ziarna fazy magnetycznie miękkiej i magnetycznie twardej. W przypadku magnesów z ferrytu baru, wytwarzanych metodą mechanicznej syntezy, dodatek żelaza prowadzi również do zwiększenia energii (BH)max. Osiągnięto wzrost tej właściwości o około 13% przy udziale wagowym żelaza 5%.

EN

Much effort has been devoted to study of hard magnetic nanocomposites in the last fifteen years. Such materials consist of mixture of nanostructured hard and soft magnetic (usually iron phases). Formation of soft magnetic inclusions leads to remanence enhancement, which usually results in increase of the maximum energy product (BH)max which is the major property determining the functional properties of hard magnetic materials. In the rare earth - transition metal (RE-M) magnets, appropriate combination of chemical composition can produce material containing Fe precipitates. Unique structure of nanocomposite magnets enables achieving high values of the energy product (BH)max in isotropic, nanocrystalline materials such as Nd-Fe-B, Pr-Fe-B and Sm-Fe-N. Also the material composition the magnetic properties of the nanocomposites substantially depend on the microstructure, which is produced in the course of technological process. Our study proved that application of rapid solidification for the processing of Nd-Fe-B and Pr-Fe-B magnets produces better properties than that of mechanical alloying (Figs. 1-6), because the former enables reduction of oxygen content and better control of crystallite size of both hard and soft magnetic phases. In the case of barium ferrites, processed by mechanical alloying, addition of iron also leads to enhancement of the energy product (Fig. 10). Increase of the (BHW)max by 13% was achieved by addition of 5% Fe.

Słowa kluczowe

PL

nanokompozyt magnetycznie twardy; Nd-Fe-B; Pr-Fe-B; Sm-Fe-N; ferryt baru

EN

hard magnetic nanocomposite; Nd-Fe-B; Pr-Fe-B; Sm-Fe-N; barium ferrite

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 4, nr 12
• Strony: 378--383
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Kaszuwara W.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Witkowski A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

autor

Leonowicz M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

Bibliografia

• [1] Manaf A., Buckley R.A., Davies H.A., Leonowicz M., Enhanced magnetic properties in rapidly solidified Nd-Fe-B based alloys, J. Magn. Magn. Mat. 1991, 101, 1.
• [2] O’Donnell K., Rao X-L., Cullen J.R., Coey J.M.D., Exchange coupling and the grain boundary in magnetic nanocomposites, IEEE Trans. Magn. 1997, 33, 3886.
• [3] Kaszuwara W., Rola składu chemicznego i procesu wytwarzania w kształtowaniu właściwości nanokrystalicznych magnesów typu RE-M, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003, Prace Naukowe - Inżynieria Materiałowa z. 15.
• [4] Ding J., Maurice D., Miao W. F., McCornick P.G., Street R., Hexaferrite magnetic materials prepared by mechanical alloying, J. Magn. Magn. Mat. 1995, 150, 417.
• [5] Ding J., Miao W.F., McCornick P.G., Street R., Highcoercivity ferrite magnets prepared by mechanical alloying, J. Alloys and Compounds 1998, 281, 32.
• [6] Pawlik K., Wysłocki J.J., Pawlik P., Olszewski J., Leonowicz M., Kaszuwara W., Wpływ zawartości Nd i temperatury wygrzewania na właściwości magnetyczne nanokrystalicznych magnesów Nd-Fe-B, Archiwum Nauki o Materiałach 2001, 3, 179-189.
• [7] Davies H.A., Nanocrystalline exchange-enhanced hard magnetic alloys, J. Magn. Magn. Mat. 1996, 157/158, 11- 14.
• [8] Ławecka M., Leonowicz M., Rozdrobnienie struktury w wyniku mechanicznego mielenia ferrytu baru, Archiwum Nauki o Materiałach 2001, 3, 191-201.