CC BY
59
Н.В. Назарова, Е.Б. Чабина, Е.А. Давыдова, 2007
УДК 621.318.13
В.П. Пискорский, Р.А. Валеев, Н.В. Назарова,
Е.Б. Чабина, Е.А. Давыдова
ВЛИЯНИЕ САМАРИЯ НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ МАТЕРИАЛОВ М^у- Fe-Co-B
^^звестно, что легкие редкоземельные металлы (ЛРЗМ) такие как празеодим, церий, иттрий
лЛ. могут положительно влиять на магнитные свойства спеченных магнитов Nd-Dy-Fe-Co-B [1, 2]. В основном, влияние обусловлено изменением фазового состава материала. В соответствии с этим представляет интерес исследовать влияние самария на магнитные свойства и фазовый состав материалов Nd-Dy- Fe-Co-B. Работы по такому легированию системы Nd-Dy- Fe-Co-B нам не известны.
Экспериментальные результаты.
В данной работе были исследованы материалы следующего состава, ат.%:
(^"^,73-х ітх ^Уо,27)15,5(ї1ео,83Соо,17)Ьа1.В6,5
(№ф),61-х ітх Оуо^пДїео^С^О^ЬаІ.Вб^
(Мо,58 іто,об Dyо,36)l7,5(Feо,72COо,28)bal.Bz
С^0,68-х DУ0,32 Smx )16 (Fe0,77 Со0,23 )ост. В6
Сплавы были выплавлены в вакуумной индукционной печи по обычной методике. Слитки дробили до размера менее 630 мкм в инертной атмосфере. Тонкий помол проводили в центробежно-планетарной мельнице в среде трифтортрихлорэтана. Заготовки магнитов в виде призм прессовали в поперечном магнитном поле 800 кА/м методом “влажного” прессования. Спекание проводили в вакуумной печи при температуре 1100-1130 °С в течение 1 часа. Величину ТКИ измеряли в открытой магнитной цепи в области температур ТК - 100 °С с точностью не хуже ±0,005%/°С (здесь ТК - фиксированная комнатная температура, в диапазоне 15-25 °С). Кривые размагничивания при комнатной температуре измеряли на пермаграфе Никса-
О
о
X
R2 = 0,9739 R2 = 0,9731
Рис. 1. Зависимость температурного коэффициента индукции от относительного содержания Sm для материалов с разным количеством Со
А - (Мйодз-х ^0,27 Smx )15,5 С?е0,83 Со0,17 )ост. В6,5 □ - С^0,68-х ^0,32 ^х )16 (^0,77 Со0,23 )ост. В6 • - С^0,61-х Dy0,39 Smx )17,5 (Fe0,72 Со0,28)ост. В6,2
Штейнгровера. Анализ локального химического состава фаз проводили методом качественного и количественного микрорентгеноспектрального анализа (МРСА) на аппарате <^иРЕКРЯОВ-733» (‘7СМА-733”, фирма JEOL, Япония). Локальность анализа - 1 мкм 2, глубина анализа - 1 мкм. Методом МРСА содержание бора в фазах не определяли. Более подробно о методике МРСА сказано в работах [1, 2]. На рис. 1 представлена зависимость температурного коэффициента индукции (ТКИ) от относительного содержания Sm для материалов с разным количеством Со. Как видно из рис. 1, с увеличением количества Со в материале, величина | ТКИ | имеет тенденцию к уменьшению с ростом содержания самария. Кроме того, у материалов с содержанием Со 17 и 23 % на кривых присутствует максимум в области 10%Sm (по степени замещения), который при дальнейшем увеличении количества Со исчезает. Зависимость величины коэрцитивной силы (НС1) от содержания Sm представлена на рис. 2. Из рис. 2 видно, что для образцов всех составов значение НС1 уменьшается с увеличением содержания самария. На рис. 3 представлена зависимость величины
x
Рис. 2. Зависимость величины коэрцитивной силы (НС1) от относительной концентрации самария (х).
□ - С^0,61-х ^0,39 йтх )17,5 ^е0,72 Со0,28 )ост. В6,2 А - (М1о,б8-х ^0,32 йтх )16 С?е0,77 С°о,23 )ост. В6 ▲ - (^0,73-х ^0,27 йтх )15,5 С?е0,83 Со0,17 )ост. В6,5
ат.% B
Рис. 3. Зависимость температурного коэффициента индукции от содержания бора (z) для магнитов состава
(Nd0,57 Dy0,36 Sm0,06 )17,5 (Fe0,72 Co0 ,28 )ост. Bz .
ТКИ от содержания бора в материале (Ndo,57 Dyo,36 Smo,o6 )l7,5 (Feo,72 Coo,28 )ост. Bz . Оказалось, что с уменьшением содержания бора ниже 5 ат.%, величина I ТКИ I резко увеличивается. Составы основных фаз в зависимости от содержания самария (для магнитов различного состава) представлены в табл. l и 2. Следует обратить внимание, в исходных плавках из которых изготовлены магниты представленные в табл. l, 2 содержание церия не превышает o,ol мас.%, тем не менее, в некоторых фазах его количество сравнимо (и даже превышает) количество самария.
Обсуждение и выводы
Как видно из данных табл. 1, легирование Sm приводит к изменению фазового состава материала. При относительном содержании самария 15 ат.% в образцах присутствуют борсодержащие фазы типа ЯТ2В2 . По мере уменьшения количества самария, появляются фазы ЯТ4В и ЯТ3В2 , принадлежащие гомологическому ряду Яп+1^е,Со)3п+5В2п (п = 0-<х). При
относительном содержании самария 4 ат.% фазы типа ЯТ2В2 отсутствуют, но кроме фазы ЯТ3В2 появляется фаза
Лавеса ЯТ2 и фаза Я Т3 . Когда относительное содержание кобальта составляет 17 ат.%, независимо от количества самария кроме основной магнитной фазы А, присутствуют только фазы Лавеса (см. табл. 2). Как видно из табл. 1, содержание кобальта в фазе А на 25 % ниже чем в магните, а содержание диспрозия, наоборот, примерно на 26 % выше. Для магнитов с относительным содержанием кобальта 17 ат.% разница несколько ниже 24 % и 19 %, соответственно (см. табл. 2). Кроме того, с уменьшением содержания Sm относительное количество Бу в фазе А возрастает (см. табл. 1, 2). В этой связи не вполне понятны результаты представленные на рис. 1 (уменьшение величины | ТКИ | с увеличением содержания Sm). По-видимому, в данном случае, свой вклад в температурную зависимость намагниченности дают присутствующие в магните фазы, кроме фазы А. Уменьшение величины НС1 с увеличением количества Sm (см. рис. 2) позволяет сделать вывод, что борсодержащие фазы (см. табл. 1), присутствующие в образцах с высоким содержанием Sm, оказывают более вредное влияние на механизм формирования высококоэрцитивного состояния, чем фазы Лавеса. Однако, в магнитах не содержащих боридных фаз, величина НС1 также уменьшается с увеличением коли-
чества 8т (см. табл. 2, рис. 2). Как видно из табл. 1, уменьшение содержания бора в материале приводит к резкому уменьшению содержания Со и Бу в фазе А (на 50 и 28%, соответственно). Поскольку величина ТКИ определяется, в основном, содержанием Со и Бу в фазе А, то резкое увеличение величины |ТКИ[с уменьшением содержания бора ниже 5 ат.% (см. рис. 3) вполне объяснимо. Как было сказано выше, церий в исследованных материалах присутствует на уровне примеси. По-видимому, фазы, представленные в табл. 1, 2, наиболее склонны к поглощению церия. Таким образом, можно сделать следующие выводы:
1. Исследованы магнитные свойства и фазовый состав магнитов Кё-Бу-Ре-Со-В, легированных самарием. Показано, что присутствие самария в материале приводит к изменению его фазового состава. Установлен состав основных фаз.
2. Показано, что легирование самарием материалов Кё-Бу-Ре-Со-В позволяет уменьшать величину | ТКИ | магнитов. С увеличением концентрации 8т величина ЫС1 уменьшается.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Каблов Е.Н., Петраков А.Ф., Пискорский В.П., Валеев Р.А., Чабина Е.Б. Влияние празеодима на магнитные свойства и фазовый состав материала системы Ш-Рг-Оу-Ре-Со-В // МиТОМ. 2005. № 6. С. 12-16.
2. Каблов Е.Н., Петраков А.Ф., Пискорский В.П., Валеев Р.А., Чабина Е.Б. Влияние церия и иттрия на магнитные свойства и фазовый состав материала системы М-Бу-Ре-Со-В // МиТОМ. 2005. № 10. С. 25-29.
— Коротко об авторах -------------------------------------------
Пискорский В.П., Валеев Р.А., Назарова Н.В., Чабина Е.Б., Давыдова Е.А. - ФГУП ВИАМ.
