Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Высококоэрцитивные магниты (Nd, Dy) – (Fe, Co) – Cu – Ga – B с повышенной температурной стабильностью магнитных свойств

А. В. Шитов, Денис Александрович Колодкин, Л. А. Сташкова, А. Р. Солтус, Д. Ю. Василенко

Аннотация


Исследованы магниты, полученные спеканием сплавов системы (Nd0,75Dy0,25)32Fe66,4–xCoxCu0,1Ga0,6B0,9 с разным содержанием кобальта. Определена температура точки Кюри исходных сплавов и спеченных магнитов. Выполнены микроструктурный и рентгеноструктурный анализы магнитов. Проведена оптимизация состава сплава и двухступенчатой схемы отжига магнита. Сплав (Nd0,75Dy0,25)32Fe55,3Co11,1Cu0,1Ga0,6B0,9 оптимального состава, изготовленный по низкокислородной технологии, имеет высокий уровень гистерезисных характеристик (Br = 11,72 кГс, MHc = 20,8 кЭ, BHc = 11,2 кЭ, (BH)max = 32,9 МГс × Э) при комнатной температуре и пониженный температурный коэффициент индукции a = ½– 0,053½ %/°C в интервале 23 – 100 °C. Формирование немагнитной фазы Лавеса (Nd, Dy)(Fe, Co, Cu, Ga)2 по границам зерен является причиной повышения Нс магнита до 20,8 кЭ. Установлено, что увеличение значения Hc происходит благодаря улучшению изоляции зерен основной магнитной фазы (Nd, Dy)2(Fe, Co)14B в результате ослабления между ними обменного взаимодействия за счет снижения намагниченности фазы (Nd, Dy)(Fe, Co, Cu, Ga)2 при увеличении в ее составе содержания галлия и меди.


Ключевые слова


Nd – Fe – B; спеченные магниты; коэрцитивная сила; магнитные гистерезисные свойства

Полный текст:

PDF

Литература


Sagawa M., Hirosawa S., Yamamoto H. et al. Nd – Fe – B permanent magnet materials // Japan. J. Appl. Phys. 1985. V. 26, Is. 6. P. 785 – 800. DOI: 10.1143/JJAP. 26.785

Matsuura Y., Hirosawa S., Yamamoto H. et al. Magnetic properties of the Nd2(Fe1–xCox )14B system // J. Appl. Phys. Lett. 1985. V. 46, Is. 3. P. 308 – 310. DOI: 10.1063/1.95668

Ma B., Narasimhan K. S. V. L. Temperature dependence of magnetic properties of Nd – Fe – B magnets // JMMM. 1986. V. 54 – 57. P. 559 – 562. DOI: 10.1016/0304-8853(86)90709-2

Мельников С. А., Пискорский В. П., Беляев И. В. и др. Температурные зависимости магнитных свойств спеченных сплавов Nd – Fe – B, легированных сплавами РЗМ с переходными металлами // Перспективные материалы. 2011. № 11. С. 201 – 207. https://www.elibrary.ru/ item.asp?id=17561312

Popov A. G., Kolodkin D. A., Gaviko V. S. et al. High-power (Nd, Dy) – (Fe, Co) – B magnets with a low temperature coefficient of induction // Phys. Met. Metallogr. 2017. V. 118, Is. 10. P. 935 – 945. DOI: 10.1134/S0031918X1710009X

Каблов Е. Н., Петраков А. Ф., Пискорский В. П. и др. Влияние диспрозия кобальта на температурную зависимость намагниченности и фазовый состав материала системы Nd – Dy – Fe – Co – B // МиТОМ. 2007. № 4. С. 3 – 10. https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=kvxjdn

Herbst J. F. R2Fe14B materials: Intrinsic properties and technological aspects // Rev. Mod. Phys. 1991. V. 63, Is. 4. P. 819 – 898. DOI: 10.1103/RevModPhys.63.819

Hu Z. H., Lian F. Z., Zhu M. G., Li W. Effect of Co on the thermal stability and impact toughness of sintered Nd – Fe – B magnets // J. Magn. Magn. Mater. 2008. V. 320. P. 2364 – 2367. DOI: 10.1016/j.jmmm.2008.05.001

Sasaki T. T., Ohkubo T., Takada Y. et al. Formation of non-ferromagnetic grain boundary phase in a Ga-doped Nd-rich Nd – Fe – B sintered magnet // Scr. Mater. 2016. V. 113. P. 218 – 221. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2015.10.042

Xu X. D., Sasaki T. T., Li J. N. et al. Microstructure of a Dy-free Nd – Fe – B sintered magnet with 2 T coercivity // Acta Mater. 2018. V. 156. P. 146 – 157. DOI: 10.1016/ j.actamat.2018.06.037

Sasaki T. T., Takada Y., Okazaki H. et al. Role of Ga on the high coercivity of Nd-rich Ga-doped Nd – Fe – B sintered magnet // J. Alloys Compd. 2019. V. 790. P. 750 – 759. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.03.114

Huang Q., Jiang Q., Shi Y. et al. Enormous improvement of the coercivity of Ga and Cu co-doping Nd – Fe – B sintered magnet by post-sinter annealing // J. Alloys Compd. 2022. V. 894. Art. 162418. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.162418

Huang Q., Jiang Q., Shi Y. et al. The influence of Gallium doping on the magnetic performance and microstructure of Nd – Fe – B sintered magnets // JMMM. 2022. V. 552. Art. 169242. DOI: 10.1016/j.jmmm.2022.169242

Zhu J., Ding G., Jin L. et al. Effects of Nd – Ga intergranular addition on microstructure and magnetic properties of heavy-rare-earth-free Nd – Fe – B sintered magnets // J. Rare Earths. 2022. V. 40. P. 924 – 929. DOI: 10.1016/j.jre. 2021.06.001

Fidler J., Groiss C., Tokunaga M. The influence of Ga-substitution on the coercivity of Nd – (Fe, Co) – B sintered permanent magnets // IEEE Trans. on Magn. 1990. V. 26, Is. 5. P. 1948 – 1950. DOI: 10.1109/20.104917

Tsutai A., Sakai I., Mizoguchi T., Inomata K. Effect of Ga addition to NdFeCoB on their magnetic properties // J. Appl. Phys. Lett. 1987. V. 51, Is. 13. P. 1043 – 1045. DOI: 10.1063/1.98773

Tokunaga M., Kogure H., Endo M., Harada H. Improvement of thermal stability of Nd – Dy – Fe – Co – B sintered magnets by addition of Al, Nb and Ga // IEEE Trans. on Magn. 1987. V. 23, Is. 5. P. 2287 – 2289. DOI: 10.1109/TMAG. 1987.1065287

Tokunaga M., Nozawa Y., Iwasaki K. et al. Ga added Nd – Fe – B sintered and die-upset magnets // IEEE Trans. on Magn. 1989. V. 25, Is. 5. P. 3561 – 3566. DOI: 10.1109/20.42365

Bernari J., Fidler J., Sagawa M., Hirose Y. Microstructural analysis of strip cast Nd – Fe – B alloys for high (BH )max magnets // J. Appl. Phys. 1998. V. 83. P. 6396 – 6398. DOI: 10.1063/1.367557

Hattori T., Fukamachi N., Goto R. et al. Microstructural evaluation of Nd – Fe – B strip cast alloys // Mater. Trans. 2009. V. 50, Is. 3. P. 479 – 482. DOI: 10.2320/matertrans. MBW200821

Wang J., Meng Yu., Zhang H. et al. The characteristic of crystal growth of Nd – Fe – B cast strips during the rapid solidification process // J. Magn. Magn. Mat. 2015. V. 396. P. 283 – 287. DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.08.004

Попов А. Г., Кудреватых Н. В., Вяткин В. П. и др. Получение высокоэнергоемких постоянных магнитов из пластинчатых сплавов Nd – Fe – B // ФММ. 2010. Т. 109, № 3. С. 257 – 266. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=13724891

Herbst J. F., Yelon W. B. Preferential site occupation and magnetic structure of Nd2(CoxFe1–x)14B systems // J. Appl. Phys. 1987. V. 60. P. 4224 – 4229. DOI: 10.1063/1.337511

Pandian S., Chandrasekaran V., Markandeyulu G. et al. Effect of Co, Dy and Ga on the magnetic properties and the microstructure of powder metallurgically processed Nd – Fe – B magnets // J. of Alloys and Compounds. 2004. V. 364. P. 295 – 303. DOI: 10.1016/S0925-8388(03)00541-3

Sagawa M., Hirosawa S., Tokuhara K. et al. Dependence of coercivity on the anisotropy field in the Nd2Fe14B-type sintered magnets // J. Appl. Phys. 1987. V. 61, Is. 8. P. 3559 – 3561. DOI: 10.1063/1.338725

Buschow K. H. J. Ferromagnetic Materials / edited by E. P. Wohlfarth и K. H. J. Buschow. V. 1. North-Holland Pub. Co. Sole distributors for the U.S.A. and Canada, Elsevier North-Holland, 1980. 385 p. DOI: handbookmagnetic01wohl

Knoch K. G., Grieb B., Henig E.-Th. et al. Upgraded Nd – Fe – B – AD (AD = Al, Ga) magnets: wettability and microstructure // IEEE Trans. on Magn. 1990. V. 26, Is. 5. P. 1951 – 1953. DOI: 10.1109/20.104918




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.5.18-27

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025