Mikrostruktura i właściwości anizotropowych magnesów NdFeB wytwarzanych w procesie odkształcenia termoplastycznego.

• Autorzy: Lipiec W.

Warianty tytułu

EN

Microstructure and properties of anisotropic magnets NdFeB produced with thermoplastic deformation proces.

• Konferencja: VI Konferencja Naukowa Postępy w Elektrotechnologii, Jamrozowa Polana, 20-22 wrzesień 2006
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obecnie stopy NdFeB są stosowane na skalę przemysłową jako materiały do produkcji magnesów trwałych 0 najwyższej gęstości energii. Aby w pełni wykorzystać możliwości tetragonalnej fazy Nd2FeMB konieczne jest uporządkowanie osi "c" krystalicznych ziaren. Istnieją dwie, zupełnie różne, metody wytwarzania anizotropowych magnesów NdFeB o wysokiej gęstości energii. Jedna oparta jest na konwencjonalnej technologii proszkowej, w której stosuje się proszek o monokrystalicznych cząstkach oraz pole magnetyczne w celu ich uporządkowania [1]. Druga metoda wykorzystuje drobnokrystaliczny (50 nm) stop NdFeB, który jest rozdrabniany do stosunkowo dużych palikrystalicznych cząstek. Drobnokrystaliczną morfologię materiału wytwarza się w wyniku szybkiego chłodzenia (10 5-10 6 st C/s) ciekłego metalu. Taka postać proszku zapewnia dużą koercję magnesu (wskutek bardzo małych ziaren w polikrystalicznych cząstkach) a jednocześnie utrudnia utlenianie (mała powierzchnia kontaktu materiału z atmosferą). Proszek o polikrystalicznych cząstkach nie może być orientowany za pomocą pola magnetycznego. Stąd anizotropię magnesu uzyskuje się w tym wypadku na drodze dwuetapowego prasowania na gorąco [2-3]. W pierwszym etapie powstaje izotropowy magnes o gęstości bliskiej teoretycznej. Natomiast drugi etap ma na celu wytworzenie tekstury, którą uzyskuje się w procesie odkształcenia termoplastycznego. Napisano wiele prac analizujących wpływ odkształcenia plastycznego na gorąco na mikrostrukturę, właściwości magnetyczne, oraz na związek między ciśnieniem a prędkością odkształcenia [4-16]. Mimo to mikrostrukturalny mechanizm zarówno samego odkształcenia jak i porządkowania ziaren nie jest jeszcze w pełni zrozumiały. Najczęściej przyjmuje się, że odkształcenie i orientacja powstają w wyniku kombinacji anizoiropowego rozrostu ziaren i ich obrotów oraz poślizgu na granicach. Anizoiropowy rozrost ziaren miałby zachodzić w wyniku dyfuzji wzdłuż lub w poprzek granic ziaren. Poślizg na granicach rozumiany jest jako mechaniczne przemieszczanie ziaren ułatwiane przez międzyziarnową fazę ciekłą, która pełni rolę środka poślizgowego. Inna teoria (tłumacząca powstawanie makroskopowej anizotropii w tego typu magnesach opiera się na mechanizmie rozpuszczania 1 wytrącania. Mówi ona, że pod wpływem nacisku i temperatury ziarna zorientowane osią c inaczej niż równolegle do siły nacisku rozpuszczają się całkowicie, natomiast pochodząca z cieczy materia zarodkuje i rozrasta się na ziarnach, które się nie rozpuściły [17]. Przy czym, przyjmuje się, że kryształy zorientowane kierunkiem c zgodnie z siłą nacisku nie ulegają rozpuszczeniu. Dzieje się tak wskutek anizotropowych właściwości sprężystych tetragonalnej fazy NdFeB. Anizotropia ta powoduje, że energia nagromadzona w krysztale zależy od jego orientacji względem siły nacisku. W tych ziarnach, gdzie jest ona większa rozpuszczanie materiału zachodzi w niższej temperaturze. Czynniki te dają w efekcie selektywną rozpuszczalność ziaren w zależności od ich orientacji.

EN

Using MQP - A powder NdFeB hot pressed isotropic magnets was produced. Then, applying thermoplastic deformation process isotropic precursors were processed into anisotropic mugnets. Isotropic samples shown satisfactory magnetical proprieties. However anisotropic magnets characterized comparatively small remanence and coercivity. In the aim of explanation such result following investigations were executed: content of oxygen, microstructural and magnetical proprieties of the material.

Słowa kluczowe

PL

magnesy; Nd-Fe-B; anizotropia; remanencja; magnets

EN

anisotropic

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii Politechniki Wrocławskiej. Konferencje
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 44, nr 18
• Strony: 238--242
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Lipiec W.

• Instytut Elektrotechniki Oddział Technologii i Materiałoznawstwa Elektrotechnicznego we Wrocławiu

Bibliografia

• [1] Sagawa M., Fujimori S., Togawa N., Yamamoto H., Matsuura Y., J. Appl. Phys. 55(1984) 2083.
• [2] Lee R.W., Shaffel N., Brewer L., IEEE Trans. Magn., MAG-2I (1985), 1958.
• [3] Mishra R.K., J. Magn. Magn. Mater., 84 (1990) 88.
• [4] Mishra R.K., J. Appl. Phys.62 (1987). 967.
• [5] Mishra R.K., Brewer E.G., Lee R.W., J. Appl. Phys. 63 (1998) 3528.
• [6] Mishra R.K., Chu T.Y., Rebenberg L.K.: J. MMM 84(1990) 88.
• [7] Mishra R.K., Panchanathan V., Croat J.J., J. Appl. Phys. 73 (1993), 6470.
• [8] Li L., Graham C.D., IEEE Trans. Magn. 28 (1992), 2130.
• [9] Li L., Graham Cd. Jr., J. Appl. Phys. 67 (1990), 4756.
• [10] Li L., PhD Thesis, University of Pennsylvania, (1992).
• [11] Tenaud P., Chamberaid A., Vanoni V., Solid State Commun. 63 (1987), 303.
• [12] Levis L.H., Thurston T.R., Panchanathan V., Wildgruber U., Welch D.O., J. Appl. Phys.
• [13] Pawlik K., Wyslocki J. J., Pawlik P., Olszewski J., Leonowicz M., Kaszuwara W., Archiwum Nauki o Materiałach. Wydawnictwo Uniwersytetu Ślaskiego, Tom 22, Nr 3, Katowice (2001). ss. 179-189.
• [14] Heisz W., Shultz L., J. Appl. Phys. Lett. 53 (4). 25 July (1988), pp. 342-343.
• [15] Leonowicz M., Derewnicka D., Woźniak M., Davies H. A.: J. Material Procesing Technology, 153-154 (2004), pp. 860-867.
• [16] Grunberger W., The solution-precipitation creep a model for deformation and texturing mechanisms of nanocrystalline NdFeB alloys, 15th Int. Workshop on Rare Earth Magnets and Their Applicatons, 1988, Drezno, RFN
• [17] Leonowicz M:, Anizoimpowe magnesy Fe-RE-B wytwarzane w procesie odksztalcenia plastycznego na gorqeo, Archiwum Nauki o Materialach, Tom 18., nr 1, Katowice (1997). ss. 17-32.
• [18] Lipiec W., Szubzda B., Wilczynski W., Orlowski E., Talik S., Dok. Techn. 500/9280/26, Wroclaw 2002.
• [19] Kim H.T., Kim Y.B., Kim H.S., Journal of Magnetism and Magnetic Materials 224 (2001), pp. 173-179.
• [20] Li Y., Kim Y.B., Wang L., Suhr D.S., Kim T.K., Kim CO., Journal of Magnetism and Magnetic Materials 223 (2001), pp. 279-283.
• [21] Kim Y.B., Kim H.T., Cho S.H., Kapustin G.A., Microstructure and magnetic properties of Nd FeB magnets fabricated by current-applied pressure- assisted process. Material Scince, vol. 21. No. I, 2003.
• [22] Nowak J., Dudzikowski I., Pomiar Charakterystyk Magnesow za pomocq Hallotrondw, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napedow i Pomiarow Elektrycznych nr 48, Seria: Studia i Materialy nr 20, Badania Maszyn Elektrycznych, Wroclaw 2000, ss. 319-325
• [23] Hernas A., Żarowytrzymałość metali i stopów, Wydawnictwo Politechniki Sląskiej, Gliwice 2000