Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of densification temperature and the size of powder particles on the properties of isotropic Nd-Fe-B magnets made of quenched ribbons

Lipiec W., Wilczyński W., Szubzda B.

Materials Science Poland

|

2012

|

Vol. 30, No. 4

297--302

EN

The influence of densification temperature and the size of powder particles on magnetization of remanence Jr, coercivity JHc of hot-densified Nd-Fe-B magnets made of MQP-A quenched ribbons was investigated. A connection between magnetic properties, parameters of production process and microstructure of the magnet was confirmed. It was found that the remanence of isotropic magnet depends on temperature of hot densification process but is practically independent of the size of powder particles. On the other hand, the temperature of hot densification process and the size of powder particles have a substantial influence on coercivity.

2

Mielenie proszków w wysokiej temperaturze – nowe możliwości znanej technologii

Kaszuwara W., Michalski B.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

535--538

PL

Mielenie jest podstawową metodą modyfikacji rozkładu wielkości i kształtu cząstek proszków oraz ich właściwości. Od wielu lat proces mielenia jest wykorzystywany do syntezy nowych materiałów (tzw. mechaniczna synteza stopów). Obszerna literatura, którą poświęcono tej tematyce prezentuje ogromne możliwości kształtowania mikrostruktury materiałów przez mielenie. Obecnie w warunkach mielenia prowadzi się reakcje chemiczne, znane są publikacje na temat mielenia z wyładowaniem elektrycznym, a ostatnio wiele prac poświęca się mieleniu w niskiej temperaturze. Przegląd literatury na temat mielenia prowadzi jednak do wniosku, że dotychczas nie prowadzono systematycznych prac nad mieleniem w podwyższonej i wysokich temperaturze. Istnieją pojedyncze prace na ten temat i dotyczą raczej temperatury względnie niskiej. Wynika to w dużym stopniu z trudności technicznych realizacji takiego procesu – zapewnienie odpowiedniej temperatury i atmosfery ochronnej w warunkach dynamicznego ruchu pojemnika z proszkiem. Prace autorów przeprowadzone dotychczas nad procesami mielenia w wysokiej temperaturze pozwoliły na określenie podstawowych cech (wad i zalet) tego procesu i możliwości jego zastosowania do kształtowania materiałów. Podwyższenie temperatury mielenia ma wpływ przede wszystkim na wielkość cząstek uzyskanego proszku (rys. 2). W metalach mielenie w temperaturze wyższej od temperatury rekrystalizacji prowadzi do dużego rozrostu cząstek proszku. W proszkach ceramicznych obserwowano raczej silniejsze rozdrobnienie przy wzroście temperatury. Mielenie w wysokiej temperaturze jest szczególnie przydatne do otrzymywania drogą mechanicznej syntezy faz, które nie powstają w czasie mielenia w temperaturze pokojowej z powodu amorfizacji proszku. Stosując mielenie w podwyższonej temperaturze oraz różne jego połączenia z mieleniem w temperaturze pokojowej, uzyskano w jednej operacji nanokrystaliczne stopy magnetycznie twarde Nd-Fe-B, wychodząc od mikrokrystalicznych materiałów odlewanych (rys. 3÷5). Materiały Nd-Fe-B zawierające fazę Nd2Fe14B, udało się również otrzymać w jednej operacji w procesie mechanicznej syntezy stopów (rys. 6). Doświadczenia nabyte w czasie prac pozwalają wstępnie określić możliwe obszary zastosowań oraz ograniczenia mielenia materiałów w wysokiej temperaturze.

EN

Milling is the basic method of modifying the particle size distribution, shapes, and properties of powders. The milling process has long been used for producing new materials (known as the mechanical synthesis of alloys). The abundant literature devoted to this subject shows enormous possibilities of the milling process to modify the microstructure of materials. At the present, the milling process often also involves chemical reactions or is assisted with electric discharge. Recently numerous papers have been published reporting on milling conducted at low temperatures. Not many papers have however reported on systematic studies concerning milling at elevated and high temperatures – only a few such papers are available, but they are rather concerned with relatively low temperatures. This is probably associated in a great measure with the technical problems faced in the realization of this process, such as e.g. to ensure the appropriately high temperature and a proper protective atmosphere under the conditions when the powder container is in dynamic motion. The studies on high-temperature milling conducted by the present author thus far permitted describing the basic features (drawbacks and advantages) of this process and defining the possibilities of its use for forming materials. An increase of the milling temperature primarily affects the size of the particles of the processed powder (Fig. 2). In metals, milling at temperatures higher than the recrystallization temperature results in the powder particles growing up. In ceramic powders, the grains undergo refinement with increasing milling temperature. High-temperature milling is especially suitable for producing, by the mechanical synthesis, such phases that do not form during milling conducted at room temperature since e.g. the powder becomes amorphous. In the present experiments, milling at elevated temperatures, and its various combinations with milling at room temperature, permitted us to produce, during a single operation, nanocrystalline magnetically hard Nd-Fe-B alloys starting from cast microcrystalline materials (Fig. 3÷5). We also managed to produce, during a single operation, the Nd-Fe-B materials containing the Nd2Fe14B phase, using the mechanical synthesis of alloys (Fig. 6). The experience gained during these studies enable us to define preliminarily the possible areas of application of the hightemperature milling of materials and also to indicate the limitations in the use of this process.

3

Segregation of Nd-Fe-B powders during injection molding of gears with magnetic properties

Kaszuwara W., Michalski B., Ciupiński Ł., Skalski A., Paszkowski L., Biało D.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 2

93-97

EN

The possibility of producing polystyrene-bonded micro-magnets with the use of two commercial nanocrystalline Nd-Fe-B powders (delivered by the Magnequench Co) was examined. The micro-magnets were formed by the injection method to obtain gear-shaped samples. The powders were produced by two different methods, namely the crushing of a rapidly cooled ribbon (MQP-16-7) or spraying (MQP-S). Depending on the production method, the powders differ in their particle shapes: the former method gave flaky particles whereas the latter - spherical particles. The particle shape has an essential effect upon the technological properties of the powder. The gear-shaped micro-magnets with a diameter of 2.6 mm were examined by X-ray tomography. An analysis of the 3D images has shown that during their injection with polystyrene, the powders undergo segregation. The largest particles of the MQP-S powder (spherical) are located at the greatest distance from the injection point which was positioned in the axis of the gear. They are also relatively numerous near the side surfaces of the gear. The filling ratio of this composite decreases as we pass along the radius of the gear. Taking into account the fact that the properties of the sprayed powders depend on their particle size, these observations will permit the of designing pieces with a gradient of magnetic properties. In the gears produced from the powder with flake-shaped particles, the flake surfaces tend to position themselves perpendicularly to the gear radius. The shape, therefore, of the powder particles determines the anisotropy of their distribution within the product. This observation can be utilized in the design of bonded magnets.

PL

Zbadano możliwość wykorzystania dwóch handlowych proszków nanokrystalicznych Nd-Fe-B firmy Magnequench do wytwarzania mikromagnesów wiązanych polistyrenem. Jako metodę formowania wykorzystano wtryskiwanie. Proszki te były wytwarzane różnymi metodami: poprzez kruszenie szybko chłodzonej taśmy (MQP-B) i poprzez rozpylanie (MQP-S). Proszki te różniły się kształtem cząstek: pierwszy z nich posiadał cząstki płatkowe, a drugi kuliste. Ma to zasadniczy wpływ na właściwości technologiczne proszku. Mikromagnesy w postaci kół zębatych o średnicy 2,6 mm badano m.in. za pomocą tomografu rentgenowskiego. Analizując obrazy 3D, stwierdzono, że proszki w czasie wtryskiwania z polistyrenem ulegają segregacji. Największe cząstki proszku MQP-S (kulistego) są najbardziej oddalone od punktu wtryskiwania, który był w osi koła zębatego. Jest ich też stosunkowo więcej przy powierzchniach bocznych koła. Współczynnik napełniania takiego kompozytu zmniejsza się wzdłuż promienia koła zębatego. Biorąc pod uwagę, że właściwości proszków rozpylanych zależą od ich wielkości, poczynione obserwacje pozwalają na projektowanie wtryskiwanych kształtek o gradiencie właściwości magnetycznych. W kołach zębatych zawierających proszek płatkowy, poszczególne płatki mają tendencję do układania się powierzchnią prostopadle do promienia koła. Zatem kształt cząstki proszku determinuje anizotropię rozmieszczenia cząstek w wyrobie. Fakt ten może być również wykorzystany przy projektowaniu magnesów wiązanych.

4

Polymer bonded hard magnetic foils for MEMS applications

Michalski B., Leonowicz M., Kaszuwara W.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 1

29-33

EN

Resin bonded composite magnets were prepared by tape casting using various compositions of polymeric matrix and processing variables. As a magnetic component, MQ-A M30 ribbon powder was used. The magnetic and mechanical properties versus the composite's compositions are presented and discussed. The coercivity does not depend on the amount of MQ powder and its mean value is close to 580 kA/m. The fact that the µoHc does not remarkably change for various specimens means that processing the composites does not cause oxidation of the metallic component, which would lead to degradation of the properties. The remanence changes from 0.43 to 0.65 T and rises with increasing MQ powder content. The mechanical properties depend mainly on the properties of the polymeric matrix. The composite foil containing 64.72% of the magnetic component appears to present the best combination of properties. The composite magnetic films will be used as permanent magnets for applications in Magnetic Micro-Actuators and Systems (MAGMAS).

PL

Tematyka niniejszej pracy dotyczy kompozytów magnetycznych na osnowie polimerowej wytworzonych metodą odlewania folii (ang. tape casting) przy zastosowaniu różnych składów i parametrów technologicznych. Dla nadania właściwości magnetycznych wykorzystano sproszkowaną taśmę handlową MQ-A M30. Opisano wpływ udziału proszku MQ na właściwości magnetyczne i mechaniczne badanych folii. Stwierdzono, że koercja nie zależy od zawartości składnika magnetycznego i wynosi średnio 580 kA/m, zatem jest porównywalna z wartością koercji dla samego proszku MQ. Można przyjąć, że wykorzystując tę metodę formowania kompozytu, nie doprowadza się do utleniania składnika magnetycznego. Wraz ze wzrostem zawartości proszku magnetycznego w kompozycie obserwowano zwiększenie remanencji z 0,43 do 0,65 T. Właściwości mechaniczne kompozytu zależą głównie od jego polimerowej osnowy. Najlepsze połączenie właściwości magnetycznych i mechanicznych uzyskano dla folii zawierającej 64,72% proszku MQ. Magnesy wiązane polimerem wytworzone w postaci cienkich folii mogą zostać wykorzystane jako mikroaktuatory lub elementy mikrosilników w technologii MAGMAS (ang. Magnetic Micro-Actuators and Systems).

5

Effect of grain size and tungsten addition on microstructure and magnetic properties of Nd-Fe-B type magnets

Przybył A., Wnuk I., Gębara P., Wysłocki J. J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2011

|

Vol. 49, nr 2

210--214

EN

Purpose: The paper presents the results of the microstructural and magnetic examinations of Nd-Fe-B type magnets produced by the mechanical powder milling method and doped with tungsten. Design/methodology/approach: The effect of the grain size and addition of tungsten on the microstructure and magnetic properties of nanocrystalline alloys of the basic composition of Nd10Fe84B6, as produced by the method of mechanical alloying in the process of prolonged milling, was investigated in the study. Powders were subjected to milling for a duration ranging from 10 to 120 hours in an Ar protective atmosphere. Moreover tungsten was added to the base alloy that exhibited the best magnetic parameters. The tungsten content of alloys varied in a broad range from 0 to 33 at%. Findings: The examinations have shown that the grinding duration, for which the best magnetic properties are obtained, is 90 hours. Prolonged grinding has a significant effect on the grain size and microstructure refinement. The alloy addition in the form of tungsten, similarly as in the case of prolonged grinding, leads to a structure refinement. In the case of W addition, an increase in the coercive field, with a simultaneous decrease in the value of remanence and magnetic energy density (BH)max, is observed. Practical implications: Development of relatively cheap Nd10Fe84B6 magnets of good service properties. Originality/value: Determination of the effect of grain size and tungsten content on the magnetic properties and microstructure of the Nd-Fe-B magnets.

6

Otrzymywanie materiałów magnetycznie twardych Nd-Fe-B w procesie mielenia w podwyższonej temperaturze

Kaszuwara W., Michalski B.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 1

9-12

PL

Wysokokoercyjne proszki Nd-Fe-B otrzymuje się wieloma metodami (melt-spinning, HDDR, mechanical milling, mechanical alloying). W większości z wykorzystywanych procesów można wyróżnić etap destrukcji gruboziarnistej fazy Nd2Fe14B oraz etap jej rekombinacji do struktury o znacznie mniejszym ziarnie. Taka sekwencja zmian struktury występuje na przykład w metodzie mechanical milling, gdzie mielenie doprowadza stop Nd-Fe-B do amorfizacji, a późniejsze wyżarzanie prowadzi do ponownej krystalizacji fazy Nd2Fe14B w postaci nanokrystalicznej. W pracy opisano metodę mielenia w wysokiej temperaturze, gdzie oba etapy: destrukcji i rekombinacji są nałożone na siebie w czasie. W efekcie takiego procesu po samym mieleniu, które w całości lub tylko w ostatnim etapie odbywa się w wysokiej temperaturze, otrzymuje się proszek o dobrych właściwościach magnetycznych. Proszek stopu o składzie Nd14Fe80B6 poddawano wysokoenergetycznemu mieleniu przez 17 h (do amorfizacji materiału), a następnie ogrzewano w trakcie mielenia pojemnik z proszkiem i kontynuowano mielenie w odpowiedniej temperaturze przez dalsze 0,5 h. Badania dyfrakcyjne wykazały, że proszek po takim procesie zawiera fazę Nd2Fe14B. Właściwości magnetyczne uzyskanych proszków zależały od zastosowanej temperatury. Najwyższe właściwości miały proszki mielone w temperaturze z zakresu 520÷540°C, jednak nawet po mieleniu w temperaturze 455°C uzyskano materiał o wysokiej koercji. Proszek mielony w temperaturze pokojowej przez 17 h, wyżarzany w niezależnym procesie w piecu w temperaturze 520°C, osiąga wyraźnie niższe właściwości magnetyczne niż po mieleniu przeprowadzonym w końcowym etapie w tej temperaturze. Przeprowadzono również proces, w którym całe mielenie odbywało się w podwyższonej temperaturze (520°C). W tym przypadku również uzyskano proszek o wysokiej koercji. Przeprowadzone w pracy badania dowiodły, że jednoczesne działanie mielenia i temperatury daje lepszy efekt niż rozłączne stosowanie mielenia i późniejszego wyżarzania.

EN

High-coercivity Nd-Fe-B powders are obtained using various methods (such as melt-spinning, HDDR, mechanical milling, mechanical alloying) - Figure 1. In most of these techniques the process is conducted in two stages: in the first stage the coarse-grained Nd2Fe14B phase is destructed and in the next stage it is recombined so as to crystallize in significantly smaller grains. This sequence of structural reconstruction is realized in e.g. mechanical milling in which the milling operation brings the Nd-Fe-B alloy to an amorphous form, whereas the annealing, which is the next operation, leads to the recombination of the Nd2Fe14B phase to the nanocrystalline form. The present paper describes a method in which the milling operation is carried out, entirely or only in the final stage, at high temperatures, so that the destruction of the material and its recombination occur simultaneously. In this way a powder with good magnetic properties immediately after milling was obtained. In the present experiments, the Nd14Fe80B6 powder was subjected to high-energy milling for 17 h (until the material becomes amorphous - Figure 2a) and, then, the milling was continued for 0.5 h with the powder container being heated to an appropriate temperature. Diffraction examinations have shown that the powder thus processed contains the Nd2Fe14B phase (Fig. 2b, c, e). Its magnetic properties appear to depend on the temperature applied (Fig. 4). The best magnetic properties were achieved in the powder milled at a temperature between 520 and 540°C, but we found that even milling at a temperature of 455°C gave a material with a high coercivity. The powder milled at room temperature for 17 h and then heated to 520°C in a separate furnace shows much worse magnetic properties than the powder subjected to heating at the same temperature realized during the final stage of the milling (Fig. 5). We also experimented with a process in which the milling was all the time conducted at a high temperature (520°C). This process also yielded a powder with a high coercivity (Fig. 6). Therefore our experiments have proved that the milling and heating operations conducted simultaneously give better results than processes in which the two operations are performed separately.

7

Composition – property relations in low-neodymium Nd-Fe-B-Ti melt-spun alloys

Spyra M., Jezierska E., Derewnicka D., Leonowicz M.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

303-305

EN

The effect of titanium addition on the structure and magnetic properties was studied for nanocomposite Nd7Fe79-xB14Tix, Nd8Fe78-xB14Tix and Nd9Fe77-xB14Tix systems. It was found that the addition of 2 and 4 at. % of Ti leads to a substantial increase of the coercivity and maximum energy product of the nanocomposite magnets while maintaining the remanence unchanged. The highest properties were obtained for the alloys containing 4 at. % of Ti. The maximum energy product of 143 kJ/m3 was achieved for the Nd8Fe74B14Ti4 alloy. The TEM studies showed substantial differences in the morphology of the alloys. The ternary alloys contain grains of various sizes of approximately 300 nanometers. The alloys containing 4 at. % of Ti exhibit more homogeneous structure with the crystal sizes up to 20, 30 and 50 nanometers for the Nd9Fe73B14Ti4, Nd8Fe74B14Ti4 and Nd7Fe75B14Ti4 alloys, respectively.

PL

Zbadano wpływ dodatku tytanu na strukturę i właściwości magnetyczne nanokompozytowych stopów Nd7Fe79-xB14Tix, Nd8Fe78-xB14Tix i Nd9Fe77-xB14Tix. Stwierdzono, że niewielki dodatek 2÷4% at. tytanu powoduje wzrost koercji i maksymalnej energii magnetycznej przy niezmienionej remanencji. Najlepsze właściwości uzyskano dla stopów zawierających 4% at. Ti. Maksymalna energia magnetyczna została otrzymana dla stopu Nd8Fe74B14Ti4 i wyniosła 143 kJ/m3. Badania za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego wykazały różnice w morfologii stopów. Stopy trójskładnikowe zawierały ziarna o wielkości ok. 300 nm. Stopy zawierające 4% at. Ti wykazywały bardziej homogeniczną strukturę z rozmiarem ziaren 20 nm dla Nd9Fe73B14Ti4, 30 nm dla Nd8Fe74B14Ti4 oraz 50 nm dla stopu Nd7Fe75B14Ti4.

8

Application of Transmission Electron Microscopy in Investigations of Structural Anisotropy of NdFeB Magnets

Derewnicka D.

Advances in Materials Science

|

2008

|

Vol. 8, nr 3(17)

4-10

EN

Rapid quenched powdered ribbons Nd13.6Co6.6Ga0.6B5.5Fe73.7 (at. %) were hot pressed at 700o C. Next, the alloys were subjected to die-upset process through heating to 600, 750 and 1000o C and forged at a rate of 1x10-3 s-1 to the stage of deformation equal to �A = 60%. Directional grain growth occurs in the material during this treatment, which is beneficial due to the anisotropic magnetic properties obtained in such materials. Detailed analysis performed using transmission electron microscopy shows the tendency of micro structural changes in the magnet resulting from the application of different temperatures of the processes.