Рекристаллизация магнитожестких порошковых материалов легированных сплавов системы Fe-Nd-B, полученных закалкой из жидкого состояния методом распыления струи расплава потоком инертного газа

Объектом исследования являются магнитожесткие порошковые материалы легированных сплавов системы Fe-Nd-B, полученные закалкой из жидкого состояния (ЗЖС) методом распыления струи расплава потоком инертного газа – «газовое распыление» (Gas Atomization). Выбранный метод ЗЖС характеризуется высокой производительностью и низкой себестоимостью процесса получения магнитожестких порошковых материалов для производства магнитопластов и спечённых (изотропных и анизотропных) магнитов системы Fe-Nd-B с уровнем потребительских свойств, характерным для заданного химического состава.Это достигается путем совмещения технологических операций выплавки (melting) и измельчения (grinding) сплава в единый технологический процесс газового распыления расплава (Melt quenching of Gas Atomization).На этапе вакуумного индукционного переплава (до 30 кг) применялось целенаправленное легирование сплава элементами, существенно влияющими на его магнитные и коррозионные свойства: кобальтом; переходными металлами III-VI групп (Sc, Y, Ti, Nb, Cr, Mo, Wo); элементами из середины ряда лантаноидов (Tb, Dy); элементами группы бора (Al, Ga, in).В однотипных технологических условиях удалось получить более 10 экспериментальных партий порошковых материалов сферической формы фракционного состава (800÷0,01) мкм. Такой размер порошинок, сформированных при ЗЖС (MQ) методом ГР (GA), позволяет достигать скорость охлаждения (100÷1000000) К/с. Соответственно при таких скоростях охлаждения в сплавах, обогащенных РЗМ (тройная эвтектика на основе неодима), в условиях направленного теплоотвода в тонких объемах межзереннного пространства (толщина до 1 мкм) возникают условия неравновесной кристаллизации и аморфного затвердевания. В результате продолжительного (20 лет) экспериментального исследования полученных порошковых материалов было выявлено, что они сохраняют свои основные физико-химические и магнитные свойства. Такой факт имеет фундаментальную природу, связанную со структурно-фазовым состоянием сплава, которое формируется в нем при затвердевании в условиях ЗЖС. Наиболее реакционной фазовой составляющей сплава является тройная эвтектика на основе неодима (до 70 вес. % Nd). Она затвердевает последней в межзеренном пространстве ранее выделившихся (закристаллизовавшихся в неравновесных условиях сильно переохлажденного расплава) фаз: Fe14Nd2B (основная фаза); Fe4Nd2В; различные интерметаллиды; метастабильные фазы; примесные фазы. Такое затвердевание богатой неодимом тройной эвтектики в многокомпонентном многофазном сплаве должно сопровождаться существенными локальными флуктуациями ее химического состава и формированием сильно развитой поверхности. Длительное сохранение магнитных свойств порошковыми материалами в естественных (атмосферных) условиях хранения открывает приоритетные преимущества практического применения газораспыленного порошкового сплава (ГРП) системы Fe-Nd-B для производства магнитопластов, спеченных магнитов и магнитов, полученных методом специальной горячей пластической деформации, включая экструзию. В большинстве случаев при формировании магнитных изделий внешние воздействия на порошковый материал преимущественно сводятся к тепловому эффекту. Последний в силу неравномерного фазового распределения может быть сильно локализован и, как следствие, иметь значительный количественный разброс. Поэтому надо системно изучать качественные и количественные закономерности влияния химического и фракционного состава порошкового сплава на его структурно-фазовые изменения и магнитные свойства при заданном тепловом воздействии и отжиге. Самым эффективным методом исследований для решения поставленной фундаментальной и прикладной задачи, безусловно, может быть метод, позволяющий в режиме реального времени фиксировать структурно-фазовые изменения и термогравитационные эффекты (DTA&DTG) в отдельной порошинке при ее нагревании с разной скоростью и при разном режиме теплового воздействия. Построение качественных и количественных зависимостей влияния отжига и режимов теплового воздействия на структурно-фазовые изменения в порошковом магнитожестком материале позволит понять фундаментальный характер и природу его аномальной устойчивости в естественных условиях. Соответственно, полученные фундаментальные знания позволят сформулировать научно- обоснованные закономерности формирования и устойчивости магнитных свойств порошкового материала и изделий из него при эксплуатации и повышенной температуре. А это значит, будет создана научная база для повышения надежности приборов и оборудования специального назначения, в которых будут использоваться магниты из таких порошковых материалов.