НИТУ «МИСиС», кафедра цветных металлов и золота, Москва, Россия:

В. П.Тарасов, заведующий кафедрой, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: vptar@misis.ru
О. Н. Криволапова, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: onk@misis.ru
Е. С. Гореликов, доцент, канд. ист. наук., эл. почта: gorelikoves@misis.ru

В настоящее время все более широкое применение находят магниты на основе редкоземельных металлов: в бытовой технике и медицине, экологически чистых видах транспорта, электро- и энергосберегающих технологиях. Поэтому актуальными являются исследования по улучшению качества постоянных магнитов, изготовленных из редкоземельных металлов и технологии их получения. Авторами проведены исследования зависимости степени искажения текстуры постоянных магнитов Nd – Fe – B от усилия прессования и их геометрических размеров. Установлено, что увеличение размерного фактора l/d (l — высота получаемой заготовки; d — минимальный поперечный размер заготовки или ее диаметр) приводит к смещению оптимального удельного давления прессования в сторону больших значений с одновременным повышением степени искажения текстуры спрессованных заготовок. Обнаружено, что при прессовании длинномерных заготовок с l/d > 1,5 степень искажения текстуры увеличивается на 10–12 %. Выведено уравнение, описывающее зависимость оптимального удельного давления прессования Р, обеспечивающего минимальное значение степени искажения текстуры, от соотношения размеров спрессованного образца l/d при сухом прессовании порошков магнитотвердых материалов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках выполнения обязательств по Соглашению о предоставлении субсидии от 26 сентября 2017 г. № 14.578.21.0255 (уникальный идентификатор соглашения RFMEFI57817X0255).

1. Alymov M. I., Milyaev I. M., Yusupov V. S., Milyaev A. I. Nanocrystalline hard magnetic materials // Advanced Materials and Technologies. 2017. No. 2. P. 10–18.
2. Skokov K. P., Gutfleisch O. Heavy rare earth free, free rare earth and rare earth free magnets-vision and reality // Scripta Materialia. 2018. Vol. 154. P. 289–294. DOI: 10.1016/ j.scriptamat2018.01.032.
3. Шумкин С. С., Прокофьев П. А., Семенов М. Ю. Производство постоянных магнитов из магнитотвердых сплавов с использованием редкоземельных металлов // Металлург. 2019. № 5. С. 37–42.
4. Coey J. M. D. Perspective and prospects for rare-earth permanent magnets // Engineering. 2019. Vol. 6, Iss. 2. P. 119–131. DOI: 10.1016/j.eng.2018.11.034.
5. Takashi M., Hisazumi A. Quantum theory of rare-earth magnets // Journal of the Physical Society of Japan. 2018. Vol. 87. P. 041009. DOI: 10.7566/JPSJ.87.041009.
6. Нагата Х., Сагава М. Идеальная технология получения спеченных магнитов NdFeB // Материалы русско-японского семинара «Материаловедение и металлургия. Перспективные технологии и оборудование». — М. : МГИУ, 2003. C. 105–113.
7. Li L., Post B., Kunc V., Elliott A. M., Paranthaman M. P. Additive manufacturing of near-net-shape bonded magnets: prospects and challenges // Scripta Materialia. 2017. Vol. 135. P. 100–104. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2016.12.035.
8. Ramlan R., Muljadi M., Sardjono P., Suprapedi S., Setiabudidaya D. et al. Analysis of physical and magnetic properties of hybrid composite magnet system SrFe12O19 – NdFeB // AIP Conference Proceedings. 2020. Vol. 2256. P. 030012. DOI: 10.1063/5.0014512.
9. Sonnleitner K., Huber Ch., Teliban I., Kobe S., Sage B. et al. 3D printing of polymer-bonded anisotropic magnets in an external magnetic field and by a modified production process // Applied Physics Letters. 2020. Vol. 116. 092403 p. DOI: 10.1063/1.5142692.
10. Sagawa M., Une Y. A new process for producing Nd – Fe – B sintered magnets with small grain size // Proceedings of the 20th International Workshop on Rare Earth Permanent Magnets and Their Applications. 2008. P. 103–105.
11. Xia M., Abrahamsen A. B., Bahl C. R. H., Veluri B., Millot S. et al. The influence of carbon and oxygen on the magnetic characteristics of press-less sintered NdFeB magnets // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017. Vol. 422. P. 232–236. DOI: 10.1016/j.immm.2016.09.014.
12. Dong S., Li W., Chen H., Han R. The status of Chinese permanent magnet industry and R and D activities // AIP Advances. 2017. Vol. 7. P. 056237. DOI: 10.1063/1.4978699.
13. Жданович Г. М. Теория прессования металлических порошков. — М. : Металлургия, 1969. — 264 с.
14. Black J. T., Kohser R. A. DeGarmo's Materials and Processes in Manufacturing (13-th Edition). — Hoboken: John Wiley and Sons, 2019. — 896 p.
15. Попов А. Г., Шитов А. В., Герасимов Е. Г., Василенко Д. Ю., Говорков М. Ю. Получение спеченных магнитов Nd – Fe – B без процесса прессования порошков // Физика металлов и металловедение. 2012. Т. 113, № 4. С. 352–362.
16. Magdaleno-Adame S., Cunningham G. J., Miller D., O’Brien S. Calculation of the remnant magnetization and magnetic saturation characteristics for sintered NdFeB permanent magnets utilizing finite element transient simulations // IEEE Transactions on Magnetics. 2019. Vol. 55, Iss. 12. P. 2101909. DOI: 10.1109/TMAG.2019.2940426.
17. ГОСТ 18898–89. Изделия порошковые. Методы определения плотности, содержания масла и пористости. — Введ. 01.01.1991. — М. : Издательство стандартов, 1989.
18. ГОСТ Р 52956–2008. Материалы магнитотвердые спеченные на основе сплава неодим-железо-бор. Классификация. Основные параметры. — Введ. 01.01.2009. — М. : Издательство стандартов, 2008.
19. Fernengel W., Lehneret A., Katter M., Rodewald W., Wall B. Examination of the degree of alignment in sintered Nd – Fe – B magnets by measurements of the remanent polarizations // Journal of Magnetism and Magnetic Material. 1996. Vol. 157/158. P. 19–20.

20. Алиев Ш. М., Камилов И. К., Алиев М. Ш., Гамзатов А. Г., Ибаев Ж. Г. Метод определения угла рассеяния магнитной текстуры и относительной остаточной намагниченности анизотропных постоянных магнитов // Приборы и техника эксперимента. 2011. № 6. C. 86–88.
21. Li H., Wu Q., Yue M., Xu X., Li Y. et al. Investigation on texture, magnetic properties and inhomogeneities of hot deformed Nd – Fe – B magnet // Journal of Magnetics. 2018. Vol. 23, No. 3. P. 399–404. DOI: 10.4283/JMAG.2018.23.3.399.
22. Zhu M., Li W. Texture formation mechanism and constitutive equation for anisotropic thermorheological rare-earth permanent magnets // AIP Advances. 2017. Vol. 7, Iss. 5. P. 056236. DOI: 10.1063/1.4978700.
23. Wang H., Wan Y., Chen D., Lei G., Ren C. Dynamic fracture of sintered Nd-Fe-B magnet under uniaxial compression // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2018. Vol. 456. P. 358–367. DOI: 10.1016/j.jmmm.2018.02.058.
24. Davies B. E., Williams A. J., Harris I. R. The use of contact dilatometry to assess the effect of rare-earth content on the sintering characteristics of NdFeB magnets // Proceedings of the 18th International Workshop on High Performance Magnets and their Applications. 2004. Р. 103–105.
25. Jong Min Byun, Min Sang Kim, Jin Woo Kim et al. A phenomenological analysis on the anisotropic shrinkage of Nd – Fe – B compacts during sintering process // IEEE Transaction on Magnetics. 2016. Vol. 52, No. 7. P. 2101404.
26. Андреев А. В., Дерягин А. В., Задворкин С. М., Терентьев С. В. Тепловое расширение и магнитострикция соединений R2Fe14B (R = Y, Nd, Sm) // Физика твердого тела. 1985. Т. 7, № 6. С. 1641–1645.
27. Shimoda T., Akioka K., Kobayashi O. et al. Hotworking behaviour of cast Pr – Fe – B magnets // IEEE Transaction on Magnetics. 1989. No. 5. P. 4099–4104.
28. Tenaud P., Chamberod A., Vanoni F. Texture in Nd – Fe – B magnets analyzed on the basis of the determination of Nd2Fe14B single crystal easy growth axis // Solid State Communications. 1987. Vol. 63, No. 4. P. 303–305.
29. Lee J., Cha H., Baek Y., Yu J., Park J. et al. Anisotropic consolidation behavior of isotropic Nd-Fe-B HDDR powders during hot deformation // IEEE International Magnetics Conference. 2017. Vol. 53, No. 11. 4 p. DOI: 10.1109/INTMAG. 2017.8007669.
30. Matsuura Y., Nakamura T., Sumitani K., Kajiwara K., Tamura R., Osamura K. Angular dependence of coercivity derived from alignment dependence of coercivity in Nd – Fe – B sintered magnets // AIP Advances. 2018. Vol. 8, Iss. 1. P. 015226. DOI: 10.1063/1.4985740.