МАГНИТОТВЕРДЫЙ МАТЕРИАЛ И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО
MAGNETICALLY HARD MATERIAL AND PRODUCT MADE THEREFROM

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к магнитным материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов с металлами группы железа и к изделиям, выполненным из таких материалов, и может быть использовано в авиационной промышленности в навигационных приборах.
15
62,5
16
1
5,5
Известен магнитный материал на основе празеодима, железа, кобальта, алюминия, бора следующего химического состава, ат.%: PrFeCoAlB (Jiang S.Y. and other. Magnetic properties of R-Fe-B and R-Fe-Co-Al-B magnets (R=Pr and Nd). J. Appl. Phys. 1988. V. 64. N. 10. P. 5510-5512).
15
1-x
x
77
8,
Известен магнитный материал на основе неодима, железа, кобальта, бора следующего химического состава, ат.%: Nd(FeCo)B где x=0-0,2 (Sagawa M. and other. Permanent magnet materials based on the rare earth-iron-boron tetragonal compounds. IEEE Trans, on Magnet. 1984. V. MAG-20. N. 5. P. 1584-1589).
Изделиями из известных магнитных материалов являются, например, призмы, цилиндры, кольцевые магниты с радиальной либо аксиальной текстурой.
Недостатками известных магнитных материалов и изделий, выполненных из них, является недостаточная температурная стабильность (высокое значение температурного коэффициента индукции (ТКИ) по абсолютной величине).
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является магнитный материал (RU 2244360, H01F 1/057, опубл. 10.01.2005), содержащий железо, кобальт, бор, а также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит празеодим, а также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы самарий, лантан, церий, неодим, иттрий, при этом химический состав соответствует формуле, ат.%:
,
1
где R - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Tb, Dy, Но, Er, Tm,
2
R - по меньшей мере один элемент, выбранный из группы Sm, La, Ce, Nd, Y;
x1=0,2-0,5;
y1=0,2-0,3;
x1/x2≥5.
R
Недостатками магнитного материала-прототипа являются недостаточно высокие магнитные свойства. Например, при величине ТКИ = 0%/°С (20-100°С) величина остаточной индукции (B) не превышает 8,2 кГс.
Изделиями из магнитного материала-прототипа являются любые типоразмеры магнитов (например, призмы, цилиндры, кольца с аксиальной, диаметральной и радиальной текстурой (КМРТ)).
Недостатками изделий являются:
R
невозможность изготовления магнитов с величиной ТКИ = 0%/°С (20-100°С) при значении остаточной индукции B более 8,2 кГс.
Техническим результатом изобретения является увеличение остаточной индукции материала при сохранении значения ТКИ = 0%/°С (-60÷+80°С).
Технический результат достигается магнитотвердым материалом, содержащим празеодим, железо, кобальт, бор, диспрозий, медь, отличающимся тем, что он дополнительно содержит цирконий, при этом химический состав магнитотвердого материала соответствует формуле, ат. доли:
1-x1
x1
11,5-16
1-y1
y1
ост.
z
1-z
y2
6-7
(PrDy)(FeCo)(ZrCu)B,
где x1=0,44-0,48;
y1=0,30-0,36;
y2=1,0-2,0;
z=0,005-0,05.
Предложено также изделие, выполненное из указанного выше магнитотвердого материала.
1-x1
x1
11,5-16
1-y1
y1
ост.
z
1-z
y2
6-7
2
14
R
В результате проведенного эксперимента установлено, что в системе ((PrDy)(FeCo)(ZrCu)B цирконий замещает атомы празеодима в основной магнитной фазе (Pr,Zr,Dy)(Fe,Co,Cu)B, а медь замещает атомы железа и кобальта. При этом намагниченность подрешетки Fe, Со становится меньше, так же как и намагниченность подрешетки Pr, связанной с подрешеткой Fe, Со ферромагнитно. В этом случае для получения ТКИ = 0%/°С требуется меньшее количество Dy, который имеет величину магнитного момента значительно выше, чем Dy, Fe, Со, и упорядочен антиферромагнитно магнитным моментам этих элементов. Это и приводит к увеличению величины B без уменьшения значения ТКИ.
Примеры осуществления.
Сплав заданного состава выплавляли в вакуумной индукционной печи. Магниты изготавливали по порошковой технологии, включающей дробление слитка до размера менее 600 мкм, тонкий помол в защитной среде до монокристаллического размера частиц, прессование образцов в магнитном поле 10 кЭ, спекание в вакуумной печи при температуре 1080-1140°С. Полученные заготовки магнитов шлифовали до размера 10×10×10 мм. Величину ТКИ измеряли в области -60÷+80°С.
Составы и свойства предлагаемого магнитного материала и материала-прототипа приведены в таблице 1. В примерах 1, 2 приведены граничные значения составов, в примерах 3, 4, 5 - средние значения составов.
Как видно из таблицы, величина остаточной индукции предлагаемого материала (при значении ТКИ = 0%/°С) выше, чем у материала-прототипа, на 6-7%. При этом следует учесть, что предлагаемый материал был измерен в более широком температурном диапазоне (-60÷+80°С), чем материал-прототип (+20÷+100°С).
4
В разработанном материале отсутствует также титан, наличие которого приводит к появлению фазы Ti(Fe,Co)B, а соответственно уменьшению содержания основной магнитной фазы и ухудшению свойств магнитов.
Применение предлагаемого магнитного материала позволит повысить точность и стабильность работы навигационного оборудования, а также производить магниты любых типоразмеров.