Фундаментальное материаловедение

Изучение процесса получения магнитных порошков из сплава Nd-Fe-B методом
водородного диспергирования
Е.М. Потапенко, В.И. Моломин, Е.Е. Малюков
научные сотрудники
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Всероссийский Научно-
Исследовательский Институт неорганических материалов им. А.А. Бочвара, Москва,
Россия
E-mail: emp@bochvar.ru
Изучение и выбор оптимальных условий водородной обработки отечественных
сплавов Nd-Fe-B является составной частью НИР по усовершенствованию технологии
производства магнитных порошков на опытных установках ФГУП ВНИИНМ.
В результате проведенных исследований выбраны условия водородного
насыщения (температура, давление водорода, время выдержки, степень насыщения) и
определены условия водородной обработки сплавов Nd-Fe-B нелегированного и
легированного Co, Ga и Zr.
Изучены процессы гидрирования и дегидрирования в диапазоне температур от
20 0 С до 700 0 С, давлении водорода от 133 Па до 80 кПа и в переделах атомного
отношения Н/Nd=0,25-1,5. По полученным данным построены изотермы равновесного
давления, по которым судили об оптимальных условиях проведения процесса
водородного диспергирования.
Полученные данные показали, что процесс гидрирования может проводиться и
при давлении 0,1 МПа (1 атм) и менее. Установлено, что над сплавом, наводороженным
до состава Н/Nd=1,4 и более, даже при комнатной температуре устанавливается
равновесное давление, которое составляет 25 мм рт.ст. и выше. При таком парциальном
давлении смесь водорода с воздухом является взрывоопасной. Поэтому, если в
технологическом процессе возможен контакт наводороженного сплава с воздухом
предельное насыщение водородом необходимо ограничить величиной Н/Nd=1,1 и менее,
при которой равновесное давление при комнатной температуре составляет не более
3 мм рт.ст., что существенно ниже нижнего предела воспламенения смеси водородвоздух.
Определен характер разрушения сплава Nd-Fe-B при гидрировании. Установлено,
что отслоение частиц происходит фронтом в виде “луковой шелухи”.
Изучено влияние отжига на результаты водородного диспергирования. Показано,
что хотя характер разрушения по типу “луковой шелухи” остается одинаковым, но есть
заметные отличия в гранулометрическом составе порошков, полученных из
отожженного и неотожженного сплава.
Проведенные исследования показали, что характер разрушения в процессе
гидрирования и измельчение материала практически не различается и при неполном
гидрировании до Н/Nd=(0,25-0,75), поэтому в технологических процессах целесообразно
ограничить степень наводороживания этим пределом. В этом случае исключается
образование взрывоопасной смеси при хранении порошка и работе с ним на воздухе.
Установлено, что отожженный материал в процессе гидрирования измельчается в
5-10 раз более интенсивно (при одинаковой степени насыщения), чем неотожженный
материал.
На укрупненной опытной установке, с разовой загрузкой до 20 кг, методом
HDDR с применением водородного диспергирования были получены анизотропные
магнитные порошки из сплавов Nd-Fe-B с высокими магнитными характеристиками:
энергетическое произведение, (BH)max, 190 кДж/м 3 ; коэрцитивная сила, iHc, 700 кА/м;
остаточная индукция, Br, 1,2 Тл.