Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Wpływ metod wytwarzania na właściwości nanokrystalicznych magnesów Nd-Fe-B

100%

Kaszuwara W.

|

tom T. 24, nr 1

65-78

PL

W pracy badano nanokrystaliczne materiały Nd-Fe-B otrzymane różnymi metodami: przez mechaniczne mielenie (MM), mechaniczną syntezę (MA) oraz przez szybkie chłodzenie ze stanu ciekłego (RS). Porównanie mikrostruktury i właściwości uzyskanych magnesów wykazało, że zależą one silnie od zastosowanej metody wytwarzania. Mechaniczna synteza stopów powoduje znaczny wzrost zawartości tlenu w materiale. Szybkie chłodzenie ze stanu ciekłego pozwala na zróżnicowanie wielkości ziarna poszczególnych faz (ziarna Fe są dwukrotnie mniejsze od ziaren fazy Nd2Fe14B) co powoduje podwyższenie remanencji magnesu - materiały otrzymane tą metodą posiadają najwyższe właściwości. Stosując metodę mechanicznego mielenia można uzyskać materiały o podobnych właściwościach jak przy zastosowaniu metody mechanicznej syntezy. Stopy po długotrwałym mieleniu (MM) mają tendencję do rozrostu ziaren Fe. Optymalna temperatura wyżarzania proszku otrzymanego metodą MM jest niższa niż w metodzie MA. Zaletą stosowania metody MM jest możliwość częściowego ukierunkowania uzyskanego proszku w zewnętrznym polu magnetycznym. Stwarza to możliwość otrzymywania nanokrystalicznych magnesów anizotropowych.

EN

Nanocrystalline permanent magnet Nd-Fe-B, obtained by different methods: mechanical alloying (MA), mechanical milling (MM) and rapid solidification (RS) were investigated. Microstructure and properties of these magnets depend on the processing method. Mechanical alloying of Nd, Fe and FeB powders results in increasing of the oxygen content in the magnet. Rapid solidification leads to different grain size of the Nd2Fe14B and Fe phases (grains of Fe are two times smaller then the Nd2Fe14B ones) and to enhancement of the magnetic properties. Mechanical milling and mechanical alloying enable to obtain similar properties of magnets. After mechanical milling and further annealing a coarse Fe grain structure was observed. Powders obtained by mechanical milling can be alined in the magnetic field before annealing. By this processing it is possible to obtain partially anisotropic nanocomposite permanent magnets.

2

Zastosowanie modelu geometrycznego do opisu podwyższenia remanencji w magnetycznie twardych nanokompozytach typu RE-M

100%

Kaszuwara W.

|

tom R. 3, nr 7

159-164

PL

Opracowano model wiążący zjawisko podwyższonej remanencji ze strukturą fazową magnesów nanokrystalicznych (nanokompozytowych). Przyjęto, że w próbce izotropowej, której remanencje można obliczyć z prawa Stonera-Wohlfartha, w wyniku działania zjawiska podwyższenia remanencji tworzy się pewien obszar o właściwościach materiału anizotropowego. Powstaje on wokół ziaren fazy magnetycznie twardej zorientowanych osią łatwego namagnesowania w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego i rozciąga się na odległość L = (A/K1)1/2 (A - stała wymiany, K1 - stała anizotropii) od ich powierzchni. Wkład tych obszarów w sumaryczną wartość remanencji magnesu równy jest iloczynowi ich udziału i namagnesowania nasycenia fazy objętej oddziaływaniami wymiennymi. Zależność remanencji od zawartości pierwiastka ziem rzadkich obliczona według takiego modelu posiada trzy zakresy zmienności. Opracowany model dobrze opisuje wyniki doświadczalne uzyskane dla magnesów Nd-Fe-B i Sm-Fe-N, otrzymanych metodą mechanicznej syntezy.

EN

A simple geometrical model which describes enhanced remanence in nanocrystalline magnetic materials in terms of their phase constitution has been formulated. It has been assumed that in isotropic material, the remanence value which can be calculated on a basis of the Stoner-Wohlfarth model for the non interacting single domain particles, some proportion of its volume attains the properties characteristic of an anisotropic material. The magnetically aligned material ranges in the vicinity of magnetically hard crystallites, easy magnetisation axes of which are oriented parallel to the external magnetic field. The length of these exchange interactions L can be expressed by L = (A/K1)1/2 (where A - exchange constant, K1- first anisotropy constant). Contribution of this aligned material to the total remanence value of the magnet is equal to the product of its volume fraction and saturation magnetisation. The dependence of the remanence value on the rare earth content, which can be calculated on a basis of this model, exhibits three distinct parts origin of which has been explained. The calculated values of the remanence are in good agreement with the experimental data for Nd-Fe-B and Sm-Fe-N magnets prepared by mechanical alloying.

3

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

63%

Kaszuwara W. , Michalski B.

|

tom 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.

4

The effect of phase constitution on the remanence enhancement in nanocrystalline magnets.

63%

Kaszuwara W. , Leonowicz M.

|

tom R. XXII, nr 4

434-437

EN

A simple geometrical model which describes enhanced remanence in nanocrystalline magnetic materials in terms of their phase constitution has been formulated. It has been assumed that in isotropic material, the remanence value which can be calculated on a basis of the Stoner - Wohlfarth model for the non interacting single domain particles, some proportion of its volume attains the properties characteristic of an anisotropic material. The magnetically aligned material ranges in the vicinity of magnetically hard crystallites, easy magnetisation axes of which are oriented parallel to the external magnetic field. The length of these exchange interactions L can be expressed by L=(A/K1) to the 1/2 where (A - exchange constant, K1 - first anisotropy constant). Contribution of this aligned material to the total remanence value of the magnet is equal to the product of its volume fraction and saturation magnetisation. The dependence of the remanence value on the rare earth content, which can be calculated on a basis of this model, exhibits three distinct parts origin of which has been explained. The calculated values of the remanence are in good agreement with the experimental data for magnets prepared by mechanical alloying.

PL

Opracowano model wiążący zjawisko podwyższonej remanencji ze strukturą fazową magnesów nanokrystalicznych. Przyjęto, że w próbce izotropowej, której remanencję można obliczyć z prawa Stonera-Wohlfartha w wyniku działania zjawiska podwyższenia remanencji tworzy się pewien obszar o właściwościach materiału anizotropowego. Powstaje on wokół ziaren fazy magnetycznie twardej zorientowanych osią łatwego namagnesowania w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego i rozciąga się na odległość L=(A/K1) do potęgi 1/2 (A - stała wymiany, K1 - stała anizotropii) od ich powierzchni. Wkład tych obszarów w sumaryczną wartość remanencji magnesu równy jest iloczynowi ich udziału i namagnesowania nasycenia fazy objętej oddziaływaniami wymiennymi. Zależność remanencji od zawartości pierwiastka ziemi rzadkiej obliczona według takiego modelu posiada trzy zakresy zmienności. Opracowany model dobrze opisuje wyniki doświadczalne uzyskane dla magnesów Nd-Fe-B i Sm-Fe-N otrzymanych metodą mechanicznej syntezy.

5

Wpływ stopnia utlenienia proszku na zmiany właściwości magnesów Nd-Fe-B

63%

Kaszuwara W. , Leonowicz M.

|

tom t. 19, nr 1

43-52

PL

Przedstawiono wpływ stopnia utlenienia proszku Nd-Fe-B (parametr ten zmieniano poprzez eksponowanie proszku na powietrzu) na właściwości wykonanych z niego magnesów. Badano również szybkość korozji atmosferycznej oraz dokonujące się w jej wyniku zmiany właściwości magnetycznych w funkcji zawartości tlenu. Badania przeprowadzono w warunkach korozji katastrofalnej. Jest to proces występujący w magnesach Nd-Fe-B, który charakteryzuje się znacznie większą od normalnej szybkością korozji. Utlenienie proszku Nd-Fe-B przez przetrzymywanie go na powietrzu w czasie 3-4 dni nieznacznie zmniejsza początkowe właściwości wykonanych z niego magnesów oraz powoduje zmniejszenie szybkości korozji (mierzonej poprzez ubytki masy). Prowadzi jednak do jego całkowitej destrukcji (pulweryzacji) w czasie tym krótszym, im większa jest zawartość tlenu. Obecność dużej ilości tlenu przyczynia się do niestabilności struktury magnesu i jego właściwości. Koercja i remanencja w ciągu kilku pierwszych tygodni eksploatacji magnesu zmniejszają się do znacznie niższego poziomu. Wykazano, że utlenienie proszku nie wpływa znacznie na właściwości magnesu mierzone bezpośrednio po procesie technologicznym. Dopiero w warunkach korozji katastrofalnej magnesu podwyższona zawartość tlenu powoduje szybką degradację materiału.

EN

The effect of oxygen content (varied by exposition of powder to air) on the magnetic properties of Nd-Fe-B magnets are presented. The atmospheric corrosion rate and the change of magnetic properties versus time for different oxygen content was monitored. The investigations were carried out in conditions of a "catastrophic corrosion", characterized by an abnormally high rate of this process. It has been found that the exposition of powder to air for 3-4 days slighly deteriotates the magnetic properties of magnets and reduces the rate of corrosion (measured by mass reduction). However it also leads to a complete destruction of magnets which occur faster for higher oxygen contents. High oxygen content leads to instability of the magnetic properties and structure of the material. The coercivity and remanence decrease within a few weeks to a much lower level. It has been shown that powder oxidation does not substantially effect the magnetic properties measured immediately after the processing. However, after an elapse of time under the conditions of the "catastrophic corrosion", the elevated oxygen content results in a rapid destruction of magnets.

6

Magnesy Nd-Fe-B wiązane proszkiem cynku i tworzywem sztucznym

63%

Leonowicz M. , Kaszuwara W.

|

tom T. 23, nr 4

269-281

PL

Wytworzono magnesy z proszku NdFeB wiązane cynkiem oraz żywicą epoksydową. Zbadano podstawowe parametry magnetyczne oraz wytrzymałość na ściskanie w funkcji temperatury wygrzewania, a także zawartości środka wiążącego. Dla magnesów wiązanych cynkiem zbadano skład fazowy. Po wygrzewaniu stwierdzono powstanie dodatkowej fazy NdZn5, co z kolei prowadzi do utworzenia kryształów wolnego żelaza. Porównanie magnesów wiązanych cynkiem i żywicą wykazuje, że większą koercję mają magnesy wiązane żywicą, natomiast magnesy wiązane cynkiem charakteryzują się wyższą remanencją. Za parametry optymalne dla wiązania cynkiem uznano 15% wag. Zn w temperaturze 370 stopni Celsjusza. Dla wiązania żywicą optymalną ilość określono na poziomie 7-10% wag.

EN

Zinc and resin bonded NdFeB magnets were processed. Basic magnetic parameters as well as compressive strength were evaluated versus annealing temperature and volume fraction of the bonding agent. For the zinc bonded magnets phase composition was investigated. The additional NdZn5 phase was found in the Zn bonded magnets after annealing. Comparison of the Zn and resin bonded magnets reveals higher remanence for the former and higher coercivity for the latter. For the Zn and resin bonded magnets, 15 wt.% Zn/370 degrees centigrade and 7-10 wt.% resin were chosen as the optimal processing parameters.

7

Wpływ zawartości Sm na właściwości magnesów Sm-Fe-N wytwarzanych metodą HDDR

63%

Kaszuwara W. , Leonowicz M.

|

tom T. 21, nr 3-4

143-154

PL

Metodę HDDR (hydrogenation, disproportionation, desorption, recombination) stosuje się do otrzymywania drobnokrystalicznych proszków materiałów typu RE-M (metal ziem rzadkich-metal przejściowy) o właściwościach magnetycznie twardych. W pracy badano wpływ zawartości Sm na właściwości magnesów Sm-Fe-N uzyskiwanych metodą HDDR, z uwzględnieniem zmian temperatury rekombinacji, tj. najważniejszego z parametrów tego procesu. Opisano wzajemny wpływ obu wymienionych czynników na strukturę fazową i właściwości magnesów.

EN

Hydrogenation disproportionation desorption recombination (HDDR) method has been used for the processing of rare earth-transition metal (RE-M) powders with hard magnetic properties. In this study the effect of Sm content on the properties of HDDR processed Sm-Fe-N magnets versus recombination temperature has been analysed. The influence of both these variables on the phase structure and magnetic properties is presented.

8

Problemy wytwarzania mikromagnesów do zastosowania w miniaturowych maszynach elektrycznych

51%

Kaszuwara W. , Leonowicz M. , Michalski B. , Pawlik P.

|

tom Vol. 32, nr 6

885-888

PL

We współczesnej technice istnieje duże zainteresowanie mikrourządzeniami elektromagnetycznymi (mikrosilniki, mikroaktuatory), w których źródłem pola magnetycznego są miniaturowe magnesy. Dobór materiału na magnesy o takiej wielkości (z przedziału 100÷1000 ?m) jest uwarunkowany w pierwszej kolejności technologią pozwalającą na uzyskanie elementów o takich rozmiarach. W przypadku magnesów typu metal ziem rzadkich-metal przejściowy (RE-M) jest możliwe odlewanie mikromagnesów metodami zapewniającymi szybkie chłodzenie lub wytwarzanie magnesów wiązanych tworzywem sztucznym, np. przez wykrawanie z folii otrzymywanych metodą type-casting. W materiałach przeznaczonych do odlewania jest konieczna modyfikacja składu chemicznego i stosowanie dodatków stopowych zwiększających zdolność zeszklenia. Konsekwencją tego jest zmniejszenie remanencji materiału. Materiał magnetycznie twardy musi być zatem optymalizowany w zależności od wymiarów magnesu. Mniejsze wartości remanencji są również charakterystyczne dla magnesów wiązanych, gdzie część objętości stanowi niemagnetyczne spoiwo. Problemem jest również zapewnienie odpowiednio małej, z punktu widzenia technologii, wielkości cząstek proszku magnetycznie twardego, bez pogorszenia właściwości magnetycznych, co obserwuje się w wyniku mielenia. Na podstawie przedstawionych wyników można stwierdzić, że właściwości magnetyczne mikromagnesów są ściśle związane z ich rozmiarem.

EN

The interest in micro electromechanical systems (micromotors, microactuators) is rapidly growing in contemporary science and technology. Such systems require the application of micromagnets. The selection of materials for magnets, having dimensions in the range of 100÷1000 ?m, is preconditioned, in the first place, by the technology which enables the fabrication of small size elements. In the case of rare earth-transition metal magnets (RE-M), one can consider either casting, by rapid solidification, or tape casting, followed by the cutting-out of small magnets. In the case of rapid solidification, an appropriate composition modification by applying additional elements which improve the glass-forming ability, is necessary, nevertheless, deterioration of the remanence is a consequence of this modification. The permanent magnet material composition must be optimized in the light of the element dimension. Lower remanence is also a characteristic feature of bonded magnets, where part of the material is occupied by a nonmagnetic binder. An important factor is also the fabrication of a small particles powder which enabling the materials processing, without deterioration of the magnetic parameters which usually results from the extensive milling process. On the basis of the results achieved in this study, one can conclude that the magnetic properties of micromagnets are strictly size dependent.

9

Budowa warstwy wierzchniej spiekanych magnesów Nd-Fe-B i jej wpływ na właściwości materiału.

51%

Kaszuwara W. , Leonowicz M. , Wojciechowski S. , Pawłowska G.

|

tom R. XIX, nr 4

942-945

PL

Warstwa wierzchnia spiekanych magnesów Nd-Fe-B składa się z dwóch stref: strefy zawierającej małe ziarna fazy Nd2Fe14B z wtrąceniami tlenków wewnątrz ziaren i strefy zawierającej duże wtrącenia Nd2O3. Stwierdzono, że jest ona wzbogacona w tlen i neodym, a zubożona w żelazo. Warstwa wierzchnia ma duży wpływ na odporność korozyjną magnesów. Badania dowiodły, że usunięcie warstwy wierzchniej zmniejsza o rząd wielkości szybkość utleniania materiału. Badane procesy korozyjne nie miały zauważalnego wpływu na właściwości magnetyczne magnesu zarówno dla próbek szlifowanych jak i badanych bezpośrednio po procesie technologicznym.

EN

Surface layer in sintered Nd-Fe-B magnets consist of two zones; first zone is formed of small grains of Nd2O3. The latter zone is rich in oxygen and neodymium and poor in iron. The surface layer has strong influence on corrosion resistance of magnets. It has been found that corrosion rate is reduced at order of magnitude when the surface layer is removed by grinding. The magnetic properties do not differ when measured for as-sintered and grinded magnets.

10

Właściwości materiałów magnetycznie twardych o strukturze kompozytowej

51%

Kaszuwara W. , Witkowski A. , Leonowicz M.

|

tom R. 4, nr 12

378-383

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.

11

Nanokompozyty magnetyczne - nowe materiały magnetyczne twarde

51%

Kaszuwara W. , Leonowicz M. , Januszewski D.

|

1998

|

tom nr 1

11-14

EN

The autors discuss the microstructure, producing and methods for consolidation of new hard magnetic materials obtained by modyfying the microstructure of magnets, , consisting in reducing the grains of material to a nanometric size thus gaining a rise of magnetic properties by increasing the interchanging actions between the grains of the hard magnetic zone. A share of the soft magnetic phase in materials containing rare-earths is secured by increasing Fe contens, which causes a further increase of remanence. A decrease of the contents of the rare-earths should lead to an improvement of corrosion resistance and a drop in the price of materials.

12

The effect of Cr, Co, W, Zr and Pb (M) substitution on the structure and corrosion resistance of nanocrystalline Nd10Fe84-xMxB6 magnets

51%

Pawłowska G. , Kaszuwara W. , Bala H.

|

tom Vol. 27, No. 1

51--59

EN

The effect of partial substitution of iron with Cr, Co, W, Zr or Pb in nanocrystalline Nd10Fe84-xMxB6 magnetic material on general corrosion in acidified sulphate environment is discussed in the paper. The materials were produced from spec pure powders of Nd, Fe, Fe-B and additive powders (Cr, Co, W, Zr or Pb) by mechanical alloying. The structural analysis was performed using a JEOL JEM 1200 TEM microscope and the stereological parameters of the microstructures were determined. The magnetic properties were measured with a pulse field hysteresigraph. The following substitutions are the most favourable in terms of the magnetic properties of nanocrystalline Nd10Fe84-xMxB6 magnets: cobalt (10 at. %), chromium (4 at. %), tungsten (15 at. %), lead (1.5 at. %) and zirconium (2 at. %). The samples for corrosion investigations were prepared from annealed powders by shock compaction. For electrochemical tests, electrodes made from the samples in the form of rotating discs were used. Resistance to general corrosion of the tested materials was evaluated by potentiokinetic polarisation tests. It was shown that the applied additions inhibit the corrosion process by up to 2-3 times. Chromium, cobalt and lead additives facilitate passivation of the alloys.

13

Wpływ metod wytwarzania na właściwości nanokrystalicznych magnesów Sm-Fe-N.

51%

Kaszuwara W. , Leonowicz M. , Wysłocki J. J. , Wysłocki B.

|

tom T. 24, nr 4

327-342

PL

Badania przeprowadzono na nanokrystalicznych magnesach Sm-Fe-N wytwarzanych różnymi metodami: mechanicznej syntezy (MA), długotrwałego mielenia (MM), szybkiego chłodzenia ze stanu ciekłego (RS) i wykorzystując rozkład i rekombinację fazy magnetycznie twardej w procesie nasycania wodorem (HDDR). Rodzaj zastosowanej metody wytwarzania magnesów Sm-Fe-N wpływa istotnie na uzyskiwaną mikrostrukturę (wielkość ziarna oraz skład fazowy) i właściwości magnetyczne materiału. Ponadto wyznaczono podstawowe mikromagnetyczne parametry nanokrystalicznych magnesów Sm-Fe-N oraz ich faz składowych.

EN

Investigations were carried out on nanocrystalline Sm-Fe-N magnets produced by different methods: mechanical alloying (MA), mechanical milling (MM), rapid solidification from liquid state (RS) and using disproportionation and recombination of hard magnetic phase during hydrogenation process (HDDR). The different type of applied production method of the Sm-Fe-N magnets influences essentially the microstructure (grain size and phase composition) and magnetic properties of the material. Moreover, basic intrinsic magnetic parameters of nancrystalline Sm-Fe-N magnet and its constituent phases were determined.

14

Wpływ składu chemicznego na mikrostrukturę i właściwości nanokrystalicznych magnesów Nd-Fe-B wytwarzanych metodą mechanicznej syntezy.

51%

Kaszuwara W. , Leonowicz M. , Wysłocki J. J. , Wysłocki B.

|

tom T. 24, nr 4

311-325

PL

Badano nanokrystaliczne magnesy NdxFe94-xB6 (dla x=6, 11, 15 i 18) wytworzone metodą mechanicznej syntezy. Stosując mikroskopię optyczną i elektronową określono wpływ składu chemicznego na mikrostrukturę. Stosując dyfrakcję rentgenowską i spektroskopię moesbauerowską stwierdzono występowanie różnic pomiędzy składem fazowym równowagowym i rzeczywistym magnesów. Zawartość neodymu posiada istotny wpływ na rozkład wielkości ziarna. Stwierdzono wzrost remanencji wraz ze spadkiem zawartości Nd, co związane jest z rosnącym znaczeniem oddziaływań wymiennych między ziarnami (tzw. zjawisko podwyższonej remanencji). Ponadto w ramach teorii mikromagnetyzmu uzyskano opis krzywych odmagnesowania, który dobrze zgadza się z danymi doświadczalnymi. Dodatkowo wyznaczono podstawowe mikromagnetyczne parametry nanokrystalicznych magnesów Nd-Fe-B oraz faz składowych.

EN

The nanocrystalline NdxFe94-xB6 (where x=6, 11, 15 and 18) magnets produced by mechanical alloying were examined. The effect of chemical composition on microstructure applying optical and electron microscopy was studied. Using X-ray diffraction and Moessbauer spectroscopy the differences between equilibrium and real phase compositions were determined. The neodymium content essentially influences the grain size. The increase in the value of remanence associated with lower Nd concentration is ascribed to growing meaning of exchange interactions between grains (so called remanence enhancement effect). Moreover in the frame of micromagnetic theory the demagnetization curves were described in accordance with experimental data. Additionally, basic intrinsic magnetic parameters of nanocrystalline Nd-Fe-B magnet and its constituent phases were determined.

15

Polymer bonded hard magnetic foils for MEMS applications

51%

Michalski B. , Leonowicz M. , Kaszuwara W.

Kompozyty

|

2011

|

tom 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).

16

Influence of tungsten content on magnetization processes in nanocomposite Nd2Fe14B/alpha-Fe magnets.

51%

Przybył A. , Wysłocki J. J. , Kaszuwara W. , Leonowicz M.

|

2005

|

tom Vol. 26, nr 3

221-229

EN

The nanocomposite Nd2Fe14B/alpha-Fe magnets with different tungsten content (from 0 to 33 at. %) produced by mechanical alloying were examined. It was found that the magnetization process changes with increase of tungsten content in the material. In the alloy without tungsten coercivity mechanism is connected with the nucleation and growth of domains with opposite magnetization. With increase tungsten content in the alloy, pinning of the domain walls plays a more important role in the magnetization processes. Moreover, the changes in magnetic properties, such as coercive force jHc, remanence Br and energy product (BH)max depending on tungsten content in Nd2Fe14B/alpha-Fe magnets are reported.

17

Dependence of the Structure And Magnetic Properties of Cast Plate-Shaped Nd60Fe30Al10 Samples on Their Thickness

51%

Michalski B. , Kaszuwara W. , Latuch J. , Pawlik P.

|

2015

|

tom Vol. 60, iss. 3A

1623--1627

EN

The hard magnetic Nd-Fe-Al alloys are inferior to Nd-Fe-B magnets as far as the magnetic properties are concerned, but their great advantage is that they need no additional annealing to achieve good magnetic properties. These properties depend on the cooling rate from the melting state, and on the thickness of the sample - the best values are achieved at the quenching rates at which the samples have a thickness of 0.3-2 mm. The present study is concerned with the correlation between the magnetic properties of the plate-shaped Nd60Fe30Al10 samples and their size - thickness. Two casting ways: with the melt stream perpendicular direction and parallel to the surface of the plates were used. The plates were produced by pressure casting and suction casting. The studies have shown that the cooling rates depends on local propagation on liquid metal in the mold resulting in heterogeneity of structure and properties.

PL

Stopy Nd-Fe-Al nie posiadają tak wysokich właściwości magnetycznych jak Nd-Fe-B. Ich dużą zaletą jest natomiast możliwość otrzymywania bezpośrednio poprzez odlewanie. Właściwości magnetyczne zależą od szybkości chłodzenia ciekłego stopu, co w praktyce określa się rozmiarem odlewanej próbki. Przy odlewaniu do form metalowych optymalny zakres wymiaru w kierunku odprowadzania ciepła to 0,3-2 mm. W niniejszej pracy zbadano zależność właściwości magnetycznych stopu Nd60Fe30Al10 od grubości próbek w postaci płytek w zależności od sposobu odlewania (wtryskiwanie cieczy pod ciśnieniem i odlewanie z zasysaniem) oraz kierunku strumienia cieczy (prostopadle lub równolegle do powierzchni płytki). Badania wykazały, że szybkość chłodzenia zależy lokalnie od sposobu rozchodzenia się cieczy w formie, co skutkuje niejednorodnością mikrostruktury i właściwości.

18

Korozja atmosferyczna magnesów typu NdFeB wytwarzanych różnymi metodami

51%

Pawłowska G. , Bala H. , Kaszuwara W. , Kucharska B.

Inżynieria Materiałowa

|

2005

|

tom Vol. 26, nr 1

27-30

PL

W pracy porównano odporność na korozję atmosferyczną wysoko koercyjnych materiałów magnetycznych typu Nd-Fe-B wytwarzanych wg trzech różnych technologii: spiekania proszku mikrometrycznego i wybuchowego spajania proszków nanometrycznych otrzymanych metodami: rozdrabniania przez nawodorowanie (HDDR) i długotrwałego mielenia (MM). Technologia otrzymywania magnetycznie twardego materiału Nd13.5Fe79.5Si1B6 ma istotny wpływ na własności magnetyczne materiału: zmniejszenie wielkości ziarna powoduje polepszenie własności magnetycznych materiału finalnego. Z punktu widzenia odporności na korozję atmosferyczną korzystne są zarówno zmniejszenie grubości uziarnienia, jak i wzrost zawartości neodymu w materiale.

EN

The resistance of high-coercivity Nd-Fe-B type magnetic materials manufactured by three different technologies, against atmospheric corrosion is compared in the paper. The magnets were produced by sintering of micrometric powder or by explosive joining of nanometric powders obtained by hydrogenation and mechanical milling (HDDR and MM respectively) methods. The technology of manufacturing of Nd13.5Fe79.5Si1B6 permanent magnet has its crucial effect on magnetic properties of the material: decrease of grain size increases the magnetic properties of the final product. From the atmospheric corrosion behaviour point of view, both fine grain size and increased content of neodymium in the magnetic material are advantageous.

19

Characterization of Selected Parameters of Organic-Inorganic Hybrid Membranes Based on Various Polymers and Nd-Fe-B Fillers

51%

Rybak A. , Rybak A. , Kaszuwara W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

tom Vol. 61, iss. 4

1825--1832

EN

In this paper magnetic organic-inorganic hybrid membranes based on EC, PPO polymer matrices and various magnetic powder microparticles were synthesized and studied. Constant pressure permeation technique and the Time Lag method were used to obtain the gas transport coefficients. The mechanical, rheological and magnetic parameters of magnetic hybrid membranes were examined. It was found that their separation and gas transport properties (D, P, S and α) were improved with the decrease in powder particle size and the increase of membrane’s remanence, saturation magnetization and magnetic particle filling. The increase of the magnetic powder addition and a decrease of its granulation improved also mechanical and rheological parameters of the tested membranes. This improvement also had a positive effect on their gas separation properties and their potential usage in the future.

20

Nanokompozyty magnetycznie twarde ferryt baru-żelazo

51%

Witkowski A. , Kaszuwara W. , Leonowicz M.

Kompozyty

|

2005

|

tom R. 5, nr 2

85-90

PL

Nanokompozyty o właściwościach magnetycznie twardych są, od początku lat 90. XX wieku, przedmiotem zainteresowania wielu badaczy. Materiały te zawierają fazę magnetycznie twardą oraz magnetycznie miękką. Dzięki wielkości nanometrycznej ziaren obu faz występuje w nich zjawisko podwyższenia remanencji. Efekt ten został wyczerpująco opisany dla materiałów Nd-Fe-B i Sm-Fe-N zawierających wydzielenia Fe. Wciąż istnieją jednak rozbieżne poglądy dotyczące możliwości uzyskania w ten sposób podwyższenia remanencji w magnesach ferrytowych. Zostało dowiedzione, że jest możliwe podwyższenie remanencji tych materiałów przez około 5% dodatek Fe. Jednak efekt ten jest związany raczej z wysokim namagnesowaniem nasycenia żelaza, a nie z istnieniem magnetycznych oddziaływań wymiennych pomiędzy ziarnami faz. Ponieważ podstawowym warunkiem uzyskania podwyższenia remanencji jest nanometryczna wielkości ziaren, podjęto próbę uzyskania struktury nanokompozytu poprzez długotrwałe mielenie mieszaniny proszków ferrytu baru i Fe. Określono zależność rozkładu wielkości cząstek (rys. rys. 1 i 2) proszku i właściwości magnetycznych (rys. rys. 3 i 4) od czasu mielenia. Zastosowana metoda prowadzi do odpowiedniego rozdrobnienia ziarna żelaza. Po 192 godzinach mielenia krystality Fe mają wielkość na poziomie 20 nm. Jednak długotrwale mielenie ferrytu baru prowadzi do jego częściowej amorfizacji. Dyfrakcyjna analiza fazowa wykazała zmniejszanie się intensywności pików dyfrakcyjnych od ferrytu baru oraz obecność faz Fe i Fe2O3 po mieleniu (rys. rys. 5 i 6). Wygrzewanie w atmosferze argonu w temperaturze 700°C prowadzi do rozkładu kompozytu na fazy Fe3O4 i BaFe2O4 o strukturze spinelu. Efektem tego jest zmniejszenie zarówno koercji, jak i remanencji materiału. Zjawiska te prowadzą do pogorszenia właściwości magnetycznych. Dowiedziono, że nie jest możliwe podwyższenie tych właściwości poprzez niskotemperaturową krystalizację materiałów mielonych. W temperaturze 750°C ferryt baru zostaje zredukowany przez obecne w materiale wydzielenia żelaza, co prowadzi do uzyskania mieszaniny faz BaFe2O4 i Fe3O4 (rys. 9). Wykazano zatem, że długotrwałe mielenie mieszaniny proszków ferrytu baru i Fe pozwala na osiągnięcie wymaganej wielkości ziarna materiału, jednak zmiany w strukturze fazowej zachodzące w czasie tego procesu są niekorzystne dla jego właściwości magnetycznych.

EN

Permanent magnet nanocomposites are the group of hard magnetic materials, which exhibit enhanced remanence due to both the nanoscale grain structure and presence of soft magnetic phase. The phenomenon of enhanced remanence was comprehensively described for Nd-Fe-B and Sm-Fe-N alloys containing Fe precipitates. Different opinions exists in terms of possibilities to obtain enhanced remanence in ferrite permanent magnets. It was proved that about 5% of Fe fine powder, added to the barium ferrite, leads to improvement of the remanence. But this is rather a result of the existence of inclusions having high saturation magnetisation than the magnetic exchange interactions between hard and soft magnetic phases. Because the basic condition of for the remanence enhancement is nanoscale grains structure, the effect of mechanical milling time of barium ferrite and Fe powder mixture on grain size and magnetic properties was investigated. The dependence between milling time, powder particle size and magnetic properties was studied (Figs 1-4). Grain size of the Fe crystallites, after milling for 192 h, amounds to about 20 nm. However, long time mechanical milling leads to partial amorphousation of the barium ferrite phase. Powders milled for 192 h beside the barium ferrite contained Fe and Fe2O3 phases (Figs 5, 6). This resultes in decrease of the of magnetic properties (Figs 3, 4). Annealing of the milled powders at a temperature 750°C/1 h can not remit the magnetic properties because of formation of the mixture of BaFe2O4 and Fe3O4 (Fig. 9). Concluding, it was found that the mechanical milling allows to obtain nano grain Fe, however, changes of the phase constitution leads to decrease of the magnetic properties of the composites.