автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Исследование структуры и свойств газораспыленныхпорошков и изделий из них сплавов систем Fe-Nd-B и La-Ni

п 5 ОД ДЕРЖАВНА МЕТАЛУРГ1ЙНА АКАДЕМЫ УКРА1Ш

1 1 ММ» »96

на правах рукопису

БОРКОВСЬКИХ Вадим Аркад1йович

Досшдження структури 1 властивостей газорозпорошенних порошков сплав ¡в та вироб^в 13 них систем Ре-М-В та Ьа-Ш.

Спец1альность 05.16.06- "Порошкова металурпя та композитйн! матер1али"

Автореферат дисертацп на здобуття наукового ступеня кандидата техшчних наук

Дн1пропетровськ 1995

Дисертацгя е рукопис Робота виконана у Запор1зьком Державном У^верситеи Шшстерства осв1ти Украгни

НАУКОВИЙ КЕР1ВНИК- доктор ф1зико-математичних наук

Сав1н Валерий Васильович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор техничних наук

професор Солон 1н Серпй Михайлович

кандидат техничних наук старший науковий сшвроб^ник Кондратов 1ван Яковлевич

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ; БР0ВАРСК1Й ЗАЮД

ПОРОШКОЮ1 МЕТАЛУРГ11

Захист в1дбудеться " 16" О В> 1996 г. в на зас1данн1 спещал130ван01 ради КОЗ. 11.03 при Державно'1 Ме-тaлypгiйнoi Академп УкраУни за адресою 320635 Дншропетревськ пр. Гагар!на 4.

3 дисертащвю можна ознайомитися в бЮлютет ДМетАУ Автореферат роз1слано 1996 р.

Ученый секретар спещал!зованог ради кандидат техничних наук, доцент

Пан^отов Юр)й Семенович

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальнють проблеми

Роботи р1зних досл1дник1в доводять можливють застосуван-ня процесу загартування з р1дкого стану (ЗРС) методом газового розпорошення (ГР) для отримання матер1ал1в, перероблених за порошковими технолопями: пост1йних спечених магншв, магн1Топласт!в, сплав!в-поглинач1в водню. Метод ГР дае газо-розпорошен! порошки (ГРП) з шдвищеною короз1йною спйкЮтю, яку зв'язують з наявнютю аморфной складово! (АС) на поверхн1 часток порошку. Але висновки, щодо впливу ГР на структуру й властивост1 отриманих порошив 1 вироб1в на гх основа неоднозначно Теория комплексного легування ГРП для Ре-Мс1-В-магн1т1в в1дсутня. Тому з'ясування зв'язку структурно-фазових сташв у ГРП сплав ¡в на основа систем Ре-Мс1-В 1 Ьа-Ш з властивостями вироб1в ¡з них та створення способу п1двищення властивостей виро01в за допомогою легування та додатковог зовншньо* оброб-ки, включно пдрування, б актуальним науковим та техн!чним завданням.

Мета роботи

Досл1дження впливу структурно-фазового стану ГРП сплав1в на основ1 систем Ре-Ш-В 1 Ьа-Ыа на властивост! вироб1в, ям виготовляються з них.

Досягнення вказано* мети передбачало виршення наступних завдань: 1.0тримати ГРП магн1тожорстких матер1ал1в на основ1 системи Ре-Ис1-В у д1апазон1 складу, в1дпов1дних разним фазовим р!вновагам. 2. Доошдити вплив х1м1чного та фракщйного складу ГРП, як! були отриман! на структурно-фазовий стан сплаву. 3. Переробити ГРП цих сплав1в у магн1ти, досладити вплив структурно-фазового стану вих1дного порошку на властивост1 магна-т!в. 4. Розробити рекомендаш * з використання ГРП для вироб-ництва магн1т!в. 5. Розробити й випробувати пдридну обробку ГРП, щодо п!двищення якост! Ре-Мс1-В-мапНт1в. 6. Випробувати ГРП сплав1в на основ! системи Ьа-Ш для виготовлення негативного електроду в нтель-металогаридному акумуляторь

Декларац1я особистого вкладу дисертанта в розробку поло-жень, яка_ виносяться на захист:

Автором особисто виконан! досл1дження, ям дозволили винести на захист сл1дуюч1 положения:

1. Газорозпорошен! порошки сплав!в системи Ре-Мс1-В мають дв1 аморфн! складов! р1зного складу: 1) складу потр1йно* ев-

тектиц1 у М1йееренних прошарках часток порошку, 2) складу сплаву на поверхш часток порошку. Ця особливють обумовлюв Шдвищену OTiiiKicTb до окисления продугаЧв шщибнення газо-розпорошених порошков у nopiBHHHHi з продуктами подр1бнення зливку сплаву аналогшного складу.

2. Структурно-фазовий стан • ГРП системи Fe-Nd-B обумовлюе необх1днють коректування складу сплаву для магнтв на ix основ i в nopiBHHHHi 3i складом литих сплавав для аналог1чних MarHiTiB.

3. Комплексне легування ГРП сплавав системи Fe-Nd-B еле-ментами IJJ та V груп (Ga,In,Sc,Bi) i застосування водень-тер-Mi4H0ü обробки отриманих ГРП дозволили суттево збиьшити pi-вень властивостей магн1топласт!в i3 них: залишкову 1ндукцио на 20%, коерцитивну силу на 100% в nopiBHHHHi з вих1дними ГРП.

Наукова новизна

У po6oTi вперше отримано hobi експериментальн1 данк 1. BiAMiHHicTb властивостей MarHiTiB 4з газорозпорошених порош-Ki 8 обумовлена розподглом часток порошку за розм1ром, залеж-н1стю в!д poBMipy частки порошку i"i структури й спадкуванням Biдм!нностей структури часток порошку разного poeMipy структурою MarHiTiB. 2. Елементи III та V груп (Ga,In,Sc,Bi) мають мо-Д1ф1куючу flira на структуру i д1сперсн1сть часток ГРП. 3. Шдви-щена короз^йна ст1ймсть досшджених газорозпорошених nopoiiKiB визначаеться не т1льки пасивуючими ефектами на ix поверхн!, але й аморфним станом сплаву в м1жзеренних прошарках часток порошку. 4.ГРП cnjaBiB систем Fe-Nd-B та La-Ni довго (биьше двох poKiB) збер1гаюгь своу воденьсорбцийн1 властивост! в при-родних умовах.

Практична значим;сть

За результатами роботи: 1. Запропоновано склади ГРП спла-BiB системи Fe-Nd-B i cnoci6 водень-терм!чно1 обробки для маг-н1топласТ1В i MarHiTiB. 2.0nTHMi30BaH0 режими ГР та отримано cnpoöHi napTii ГРП для матер1алу негативного електроду Hi-кель-металопдридного акумулятора, проведено *х опробування.

Реа^защя наукових розробок

Результати проведених досл1Джень використано для розробки технолог^', проведения досл!дно-промислового випробування та опанування виробництва ашзотропних спечених MarHiTiB з ГРП, на AT "Мотор-С1ч".

Апробащя роботи

МатерiajiH дисертац1йног роботи були представлен! на I Ук-païHCbKift конференцп "Структура i ф1зичн! властивост1 невпо-рядкованих систем" Льв^в, Украгна 1993; III М1жреспубл1кансь-Kiß конференцп "Водневе матер !алознавство та xîmîh г!дрид!в метал1в" Кац1вел1, yKpaïHa 1993; Науков1й конференцП виклада-4iB i студент!в ЗДУ Запор1жжя, yKpaifHa 1993; Всесв1тньому KOHrpeci "Порошкова металурпя" Париж, фанщя 1993; IV Бвро-пейсьмй конференщх "Порошкова дифракц!я" Честер, Англ1я 1995; 6вропейськ1й конференцп "MarHiTHi матер1али та ïx вико-ристання" В1день, ÄBCTpin 1995, IV М1жнародн1й конференш ï "Водневе матер¡алознавство i xiMifl Пдрид1В метал1в" Кащвед!, Укра1'на 1995.

Публ1кац1ï

За матер1алами дисертацп опубл!ковано п'ять праць.

Структура i обсяг роботи ,

Дисертатя складаеться si вступу, шести глав, bhchobkib, списку використаног л1тератури i додатку. Обсяг роботи складае 151 стор. друкованого тексту, включно: 15 таблиць, 36 малюнки i перелт л1тератури i3 129 назв.

3MICT РОБОТИ

У BCTyni обгрунтовувться актуальность роботи, ïï мета, наукова новизна та голова положения, що виносяться на захист.

У глав! îj_ "Анал1з л1тературних даних з отримання, струк-тури, властивостей та використання сплав!в на основ! систем Fe-Nd-B и La-Ni" зд!йснено огляд i анал1з л!тературних даних з ц!ег проблеми. На ochobî зд1йсненого анал1зу даеться розгорну-та постановка завдань роботи.

У глав! "Методики досл!дження матер!али" викладен! методики експеримент!в !з ЗРС методом ГР, а отримання. ан!зот-ропних, !зотропних та зв'язаних MarHiTiB, по досл!дженню структурно-фазового стану i взаемодГг ïx з воднем, магн1тних i короз^йних властивостей.

Газове розпорошення Д0сл!Джуваних сплав1в виконано на ус-тановц! УРЖМВ-3 в УкрНД1спецстал! (м. Запор!жжя).

Отримання ан1зотропних магн1т!в мае наступи! операции !ндукц!йна виплавка зливка завданого стану; злив розплаву в Miдну зложницю; дробления на шматки до 5 см; дробления в щоко-В1Й дробарц! до 1-0,1 см; шодИбнювання у в1бращйному шаровому млину до 1-6 мкм; воложне компактування в магн!тному пол!; сп!кання у вакуум!. При отриманн1 MarHiTiB з ГРП його др!бнили

до 1-6 мкм, подальвн операцгг проводились по технологи, вик-ладешй ранше. 1зотропш спечен 1 магшти отримувались або без попереднього пресування, або з попередн!м холодним пресуванням . при тиску 1 ГПа. Магн1топласти виготовлялись з домшкою 5 ваг. % пластмаси, яка пол!мер!эуеться при 450-470 К при тисков! 0,5 ГПа.

Рентгеновський фазовий анал1з зд1йснювався на дифракто-• метрах ДРОН-2, ДРОН-З, ДРОН-ЗМ. Металографичт досл!дження зд!йснювались на оптичному мтроскош ЕРШиАИТ. Калориметрич-ний анашз зд1йснювався на установи1 050-912.

Короз1йн1 випробування зд^йснювались при вилежуванн1 по-рошк1В в природних умовах. Випробувались вих!дн! ГРП, ГРП, ЯК1 додатково подр1бнювались, подр1бнен1 ЗРС стр1чки, вшален! ГРП, порошки 31 8ливк1в 1 магн1т!в.

Досл1дження взавмодп ГРП э воднем зд1йснюЕали на установи! типу Ст!вертса. Поглинання водню, що подавався у систему, рееструвалося манометрично. В систем! реал!зувано кваз1с-тац!йн! умови.

У глав! 3 "Виробка досл!дження газорозпорошенних порош-кових сплав¡в на основ! системи Ре-Ис1-В та вироб1в ^ них" викладен! результата досл!дження з застосування ГР для пере-робки легованих сплавав на основ! системи Ре-ИсЬВ, впливу до-даткового легування на фазовий склад, структуру ! властивост! ГРП на основ! системи Ре-ИсЗ-В та 1гх використання для виготов-лення магн!тних матер!ал!в. Склади досл!джених сплав!в введен! до д!аграми мал. 1.

Для забезпечення технолог!чност! ! стаб!льност1 процесу ГР досл!дженних сплав!в необх!дно зб!лыиувати д!аметр кварцевого металопроводу. Конструкц!йн! особливост! вузлу розпоро-шення на установц! УРЖМВ-3 не дозволили зб!льшити д!аметр кварцевого металопроводу для форсунки "подв1йний вихоревий свисток", тому було обрано к!льцеву форсунку з соплом, що роз-ширюеться (типу "сопло Лаваля") з! зб!льшенною площиною критичного перер!зу приблизно 200 кв. мм. Це дозволило реал1зувати шдвищення тиску в форсунковому вузл! 1, як насл1док, шдвищи-ти дисперсшсть порошку. Вплив основних технолопчних режим!в газового розпорошення на середшй розм!р отриманого порошку наведений у табл.1.

Зниження розм1р1в порошинок знижув розм1р зерен основно* фази при збер!ганн! форми. У деяких порошинках виявляються

Таблиця 1

Режими розпорошення i середнай розмар порошкових часток сплаву Fe-35,5Nd-2,ODy-1,2Т i -0,5Al-1,2В.

N п/п Д1аметр метало-проводу мм Температура розплаву К Тиск в вузл1 форсунк1 МПа в1дс0т0к (ваг.) недоливка Витрата газу м3/кг Середний розм1р часток, мкм

1 7,5 1780 0,2-0,5 И 0,60 115

2 7,4 1830 0,3-0,4 0 0,57 75

3 7,2 1840 0,2-0,5 0 0,61 90

4 7,2 1850 0,1-0,3 56 0,52 80

5 7,0 1750 0,15-0,4 87 0,57 70

6 7,3 1810 1-3 25 0,52 80

4iTKi меж! mí ж структурами складовими. íx виникнення можна зв'язати з концентратйним переохолодженням, котре формуеться на фронт1 ростучого масиву драбних зерен фази (2:14:1) i зма-ною MexaHi3My íx кристал1зацаа. Строго* залежноста ix В1д роз-Mipy порошинок не спостер1гаеться. Легування збальшуе калъ-KiCTb таких меж. íx форма мае сферичну симетр1ю i тому píct структурних складових, обмежених такою межою, залежить bíд фактору, що характеразуеться сфер1чною симетраею, наприклад, тепловадводом в об'ем. Це можливо, коли реалазуеться гетеро-генна кристал!зашя.

При сталих технолог iчних параметрах процесу зручним оца-ночним критер1ем формування ГРП 3i зменшеним роэм1ром се-реднього д1аметру часток е вадносна клльмсть отриманого при розпорошешл "циклону". Анал1з досладжених сплавав показав, що серед малолегованих ГРП максимальна мльмсть "циклону" вияв-лена для сплаву з максимальним bmíctom В и середам bmíctom Nd. Аномально висока кальмсть "циклона" отримана для сплав1в, що мютять Ga, In,Sc,Bi. Щ елементи мають мод1ф1куючу даю не т!льк1 на дисперсшсть , але й на.його структуру (на порядок змельчая po3Mip зерна ochobhoí фази)

В досладжених ГРП реал1зуеться сладуюча комб1нащя фаз: Fei4Nd2B(матрица) + Fe4Ndi,iB4 + Nd; Fei4Nd2B + Fe4Ndi.iB4 + (Fe); Fei4Nd2B+ (Nd) + Fei7Nd2; Fei4Nd2B+ (Nd) + (Fe,Co)5Nd. На мал. 2 приведено фрагменги дифрактограм ГРП сплаву Fe78. l4Ndi2. 88Вв. 98- Строками в1дм1чен1 положения центрхв ваги аморфних гало для АС складу ГРП 1 складу Feo,3Ndo.i, визна-ченн1 з рхвняння: (Si><Ri)-7,73, де Si-4Tlsln8/X, Rl-CFe^Fe+CNd^RNd+CB^B. Де Ci,Rj - концентрац1я та атомн!

pafliycn (для координац!йного числа 12) в^дшллдних элементов. Biflnai ГРП з с!<2мкм веде до з'явлення дифракщйних максимум!в, що характерна для р1вноважних фаз i ГРП с d-1-бОО мкм.

Ирксутнють аморфно* складово! у ГРП niдтверджують також •дан1 диференшйного терм1чного анал1зу (див. мал. 3). В Д1апа-3ohí Т=850-870 К для ГРП споствр1гаеться екзотерм^чний ефект, що аналог i чний ефекту у аморфшй швидкозагартован i й CTpi4iU. Величина i форма ДТА - максимуму залежить в1д xiMi4Horo i фракц!йкого cwiafliB. Отже х i mí чний склад АС у ГРП залежить не т4лькм Б1Д xiMi4Horo складу ГРП, але й Bifl дисперсносП порошка.

Дла пояснения зробленного припущення розглянут1 отак! ме-ханiзми взаемодп краплин i порошинок у розпорошуемому потоц!: 1. Зливавгься ДВ1 чи б!льше краплин; 2. Маленька крапля зти-каеться з великою порошинкою; 3. Порошинка вл1тае у середину великоi крашп; 4. Дв1 або б1льше порошинок зтикаються. Другий механазм може призводити до утворення тонкого шару розплаву на поверхш б1льш холодно! порошинки i реал i защу вимог охолод-ження з шдвишенним теплов1дводом, що полегшуе аморф1заЩю. Трет iй механизм викликае гетерогену кристал1защю краплини та ünop'phoi порошинки.

Результата вим*рювання зм^ни маси подр1бнен1х ГРП сплаву

Pe76Ndi6B8 дисперсн1стю 1-10 мкм п1д час витримування у при-родних умовах показують. 1)Шдвищена короз1йна ст1йкють ГРП

визначаеться не т1льк1 пасивуючими ефектами ix поверхн!, але й особливостями др*бнодисперсног структури та станом фаз у сплавь 2)ГРП-сплави мають б^льш И1ж у 2,5 рази б1льшу короз1йну ctíйкють у nopiBHHHHi з литими сплавами. 6 думка, що короз^я сплав1з Fe-Nd-B системи тече Kpi3b (Nd)-батату потр1йну евтек-тику з Тт =980 К, розташовану на М1жзеренних межах. Нав1ть при ГР реаллзуються швидкост; охолодження, достатн! для аморфного твердшня евтектичних РЗМ-багатих сплав1в. Це може поясняй шдвищену короз1йну cTiftKicTb вих1дних ГРП та i i зниження nic-ля выпаду, коли частково або повнютю кристал1зуеться аморфна складова. 3 мал. 2 видно, що на дифрактограмах вих!дних ГРП Л1-Hii Ш-фази не виявляються, але вони присутш щсля выпалу вище 870 К.

Якщэ íchye делянка гомогеносП фази (14:2:1), то можна було б казати про iснування залежност! nepiofliB гратки В1д складу силава та дисперсности ГРП (швидкост1 охолодження розп-

лаву). Результати *х экспериментального визначення з викорис-танням методу эталону перюд1в гратки фази (14:2:1) по сЗСЬк1) для (Ьк1)-(224), (214) на ГРП-зразках у вих1дному та в^паленому станах показують, що залежнють а, с, П в!д Г(<3,Т), де с!-д1аметр ГРП; Т- температура в1дпалу; а, с, Я- пер1оди гратки та середкой об'ем елементарно* в1чк! д1йсно б. Помилка вимару не перевершувала 0,0002 нм.

У ц!й робот! зроблено спробу пояснити взаемопов'язнють ефегамв впливу дисперсност! ГРП та його выпалу на фазу Fel4Nd2B з-вм1стом компонент1в у сплав!. На мал. 4 наведен! залежност1 Я-:Г (Мс1,В,Нс1+В), що характер!зуються немонотон£стю и п1дтверджують так1 факти: 1) 1снування д1лянки гомогеност1 фази (14:2:1); 2) юнування температурно-концентраЩйно* залеж-ност1 розчинност1 компонент!в в фаз! (14:2:1). Цей взаемозв'я-зок г. основою для прогнозування росту коерцитивно'1 жорсткост! ГРП-сплав!в. 3 мал. 4 виходить, що при (Ис1+В) -19-21 ат. % ! в!дпрлу 860 К можливе дисперс1йне вид1лення .супутн1х фаз, кот-ре повинно шдвишувати коерцитивну силу сплаву як у вих1дному, так 1 у в1дпаленому при 1170 К станах.

Досл!дження властивостей зпечених 1 наповнених мапнт!в 13 ГРП нелегованих сплав1в у широкому диапазон! склад!в пока-зуе, що максимальний р!вень магн1тних властивостей характерен . для сплав!в, склади яких не сшвпадають з! складом базового литого сплаву для магн.т.в (Ге7бИс11бВ8): вмист неодиму зменьшено на 6%, бора Шдвищено на 4%.

Було досл!джено вплив комплексного легування ГРП сплав!в на основ! системи Ре-Ис1-В на властивост! магн!топласт1в !з них. Встановлено, що легування (0,5-1,5 ат. %) дом!шками (ба,1п,5с,В!), як! е модиф!каторами структури часток ГРП, приводить до шдвишення залишковог магн!тно* !ндукци на 20% I коерцитивно* сили на 100% в пор!внянн! з магн!топластами ¡з нелегованих ГРП.

Досл1дження впливу часу подр!бнення ГРП на властивост! ашзотропних спечених магншв показуе, що р1вня властивостей магн^в !з ГРП, сп1впадаючого з максимальними властивостями магн!т!в !з литих сплав!в важко досягнути, тому що магшти з ГРП завжди мютять певну киькють др!бнодисперсних в!льно ор!ентованих зерен фази (2:14:1), що сприяе зниженню залишкб-В01 ¡ндукцГь Це усувавться сепаруванням ГРП за фракц!ями перед помолом. Використання ГРП з <1-240-300 мкм дозволило

го В атХ

Ге 33«; Т1-Ге14|^2Ь; Т2-Ре4Нс|1.1В4; N(1 ат2 Ре«Оз: Ш+РЗМ

Ре«-С*1,Т1,Мо,(За,1п,5с,В1);

Ма*.Т Склаци цосл1.шкених ГШ сплавтв

ГРП N2 (Кмкм + 1170 К

ГРП N2 сКмкм АС складу ГРП; АС складу Рео.з№о.7

ГРП N2 (1-1-600 мкм

„1.1 1|||11

Fe14Nd2B

■ I .„, I I

_и_1

Л.

Fel7Nd

60

50

40

'/¡ал. 2 фрагменти дифрактограм ГШ )?2 складу_ Не74.иwJu.se рг-гя .

I декоторих рхвноЕажних фаз системи Ре.-Ш-В>

N2 Fere.i4Nd17.8eBa. 98 N725 Ге?1. 48С05, 73Вб. 71

N726 Г"в70. 63С05. 04^18. 47А11,01Вб. 85 N854 Гете. 45^18.81^3.7з(Мо,СоЛ1 ,И, »Лп,6а,В1У1.59В7.37

СС стр!чка, яку одержали спЕт1нгованн.ям

Я А*

14,0 13,913,8..

4 2 5 Хспл;

17 18 19 20 21 22 ат7.(№ 3 4 5 2Ы(

300 400 500 600 700 $00 900 Т,К 13>8

1Лал.З В^сР-еренцтйниП термхчрий ан- _вих. 13

алхз ГН1 сплавгв системк Яе-А/ы-В ---вбо к

1-СС ^20МКМ; 2-4Ю54 ск2икм;---Н70 к

гИП^,^™* Ы^^В^ Мал.4 Вплив вмисду у виххдни:

<&2МКМ; б-»1?. ЦИКЛОН ; втппянрниу ГРП' гшгяптп

7-*2 "середньовзважени'"'" £ с^еда!™об -ем елеме'н^н

В1ЧК1^ фази

отримати Вг сгпвпалаюче з Вг магн1ту того ж складу, але виго-товленого за звичайною технолопею. Др1бнод1сперсна фракция ГРП (с1<240 мкм) б!лыи технологична для виробництва магнатоп-ластав та !зотропних спечених магнатов.

У глав! 4 "Досл!дження взаемод1т з воднем газорозпороше-них порошмв сплав 1 в на основ! системи Ре-Ш-В, використання пдриднот технолог!г у; виробництвг магнтв" викладенг резуль-тати анал1зу взаемодГг з воднем та опрадювання технолог и под-р^бнення методом г1дрування ГРП сплаЕ1в системи Ге-Ыс1-В.

ОЩнка кллькост1 та розмхрхв кристалограф1чних пор в структур! фази (14:2:1) дозволила змодулювати характер ¿х за-повнення воднем. Методом моделкшання структури АС через роз-миття гратки показано, що характера особливост! його структури закладен! в структур! "вид1лених" пол!едр1В. Вони утворен1 двома атомами Ыс1 (верх!вки пол!едру) и тринадцятьма атомами Ре. Первюне заповнення Ыё-'збагачених пор большого розм1ру викликае розширення гратки ! "активацш" пор меншого розм1ру. 3-за нер1вного нахилу поверхш центр1в пор по в^дношенню до в!сей "а" 1 "с" розширення гратки у вказаних напрямках неодна-кове. Впровадження водню в так1 пори веде до перекручення кристал!чно1 гратки борида, що узгоджуеться 31 змгною мапнт-них властивостей пдрщив у пор!внянн1 з боридами.

Показано, що для ГРП складу Реуа. ^скг.ееВа. 98, з с1> 600 мкм шсля п'яти цикл 1 в обробки близько 30 об. % порошка змшюе СВ1Й розм1р до значень, меньших 600 мкм. 1з вих^дних та оброб-лених ГРП виготовлеш магштопласти. Результати вим1рювання залишково* 1ндукц11 показали, що г^дридна технология забезпе-чуе Шдвищення залишково* !ндукц11 магштолласпв з ГРП приб-лизно на 20 %. За запропанованою технолог¿ею в работ! було об-роблено 1 кг ГРП 3 нього, для середньовзваженого складу, переробкою на литн!й машин!, виготовлен! ротори у вигляд! ци-Л1ндр!в. Для них вим!рено поля на поверхш в пор^внянн! з аналог ачними роторами з ГРП виготовлених без воднево! обробки. Отримано в!дпов1дно: 12 мТ и 10 мТ. Тобто вироб, виготовлений ¡з застосуванням воднево'г обробки, мае збиьшення залишковог !ндукц!I та, як наел!док, й поля на поверхн! майже на 20 %.

Досл1дження морфолог!г ГРП п!сля пдрування-дешдрування показали, що шсля 30 цшшв спостер!гаеться множиннее тр1ши-ноутворення в зразку при збереженш форми.

У глав! 5 "Досл!дження можливостей технолог!'! газового

розпорошення для виробнництва поропшв г 1 дридоутворюючих мате-р1ал1в на основ 1 сплав¿в системи La-Ni" викладено результати по досл1Дженню отримання ГРП г дридоутворюючих матер1ал1в, 1'х структури 1 властивостей, ям наведено у табл.2.

Таблиця 2.

Режими газового розпорошення та характеристики газорозпо-рошенних порошив сплав1в-абсорбент!в водню.

Режими ГР и характеристики ГРП

Ьа-Ш-А!

Ьа-Ш-Со-А1

Температура розплаву, к

| 1700±10 | 1720±10 Тиск газу-енергонос1ю,атм

1 12-5 | 7 Д1амето метало:;риймача, мм

I 7,2 | 7,3 Температура газу энергонос!ю, К | 900±20 | 900±20 Швидюсть зливу, кг/сек

I 0,6 | 0,7 Тривал1сть плавки, год.

Ш-Ш-АЬ Мп

Стех1о-метр1я

3,0 1:4,5:0,5

3,0 1:2,5: :2,4:0,1

1850±10

14

7,2

900±20

0,6

3,0 1:4,3:0,2: :0,5

Вм1ст кисню в ГРП, ваг.% у фракц!ях:

-50 мкм +280 мкм у зливку

<0,2 <0,08 <0,06

Фракц1йний склад, ваг.%

циклон

-50

+50-100 +100-160 +160-200 +200-280 +280-315 +315-400 +400-630 +630

8,3 10,2 14,7 20,6 6,5 12,0 3,7 5,0 10,7 8,2

<0,16 <0,06 <0,06 фракц1я, мкм:

7.8 9,6

14,1 19,8

6.9 12,6

3,9 5,3 10,8 9,2

Фазовий склад ГРП, (|ракщя, мкм:

<0,20 <0,10 <0,08

8,1 10,0 14,4 20,4 6,4 12,2 3,8 5,1 11,1 8,4

циклон +100-160 +200-280 зливок

ав5+(гцк) ав5+(гцк) ав5+(гцк) ав5+(гцк)

ав5+(гцк) ав5+(гцк) ав5+(гцк) ав5+(гцк)

Сорбщйна м!стк1сть, ваг.% грп

мкм: -50 +100-160 +160-200 +200-280 порошок 1з зливка

1,6±0,1 1,5±0,1 1,7+0,1 1,6±0,1

1,5+0,1

1,3±0,1 1,5±0,1 1,6±0,1 1,5+0,1

1,4±0,1

Втрата м1стк1ст1 водню (%) п1сля

1 2

10 100 300

1

3 6

ав5+(гцк)

ав5+(гцк)

ав5+(гцк)

ав5+(гцк)

фракц1я, 1,5±0,1 1,4±0,1 1,5±0,1 1,5±0,1

1,3±0,1 цикл1в: 1 5

Мт-Ьа-Ш-Со-А1-мп-гг :

1750±10 8

7.3 900±20

0,7 3,0

0,8:0,15:3,5: 0,7:0,4: 0,4:0,005

<0,20 <0,12 <0,10

7,6

9.4 14,0 19,9

6,8 12,8 4,0 5,4 10,7 9,4

ав5+(гцк) ав5+(гцк) ав5+(гцк) ав5+(гцк)

1,6±0,1 1,6±0,1 1,6±0,1 1,5±0,1

1,5+0,1'

Анал1з nepiofliB гратки фази АВ5 показав наявн1сть розчин-HOCTi в Н1Й легуючих металiв (Mn.Zr и РЗМ). Було показано, що з п}двищенням д1сперсност1 ГРП в сплав! зростае кллькють ГЦК-фази. Такий результат може мати мюце, якщо евтектична точка змипуючись наближаеться до фази (1:5). Отже, реал1зуеть-ся твердыня за метастаб1льною д1аграмою стану.

У глав1 6 "Використання результат!в дрсл1дженнь у розроб-й CTBopeHHi технолог1Чних процес!в для виробництва магн1то-жорстких й г iдридоутворюючих матерiалiв" викладено результати по промислових випробуваннях легованих ГРП на основi системи Fe-Nd-B для виробництва магн^тних матер1ал1в та досл!дному вупробуванню ГРП системи La-Ni у виробництв1 х1м1чних джерел струму.

АН!зотропн! магнии з вих1дн!х ГРП мають зменшену приб-лизно на 8Z залишкову !ндукщю у пор!внянш з магн^амп is зливка. Щоб довести р1вень властивостей ашзотропних MarHiTiB з ГРП до piBHfl MarHiTiB i3 литих сплавiв було використовано фракщйне сепарування та водень-терм^чна обробка вихшшх ГРП. Виробництво MarHiTiB з оброблених ГРП було впроваджено на AT "MoTop-Ci4".

3 отриманих ГРП сплав!в на ochobi системи La-Ni у 1ПМ im. Францевi4a HAH Украгни були вироблеш та випробувани кегативн1 електроди, на осжш яких було забрано шкель-металопдридний акумулятор. Отримаш результати показують перспективность використання дocлiджeниx материал1в.

Висновки

1. Результати комплексу структурних дослоджень i модель-них короз1йних опробувань газорозпорошених порошив сплавав системи Fe-Nd-B дозволяють робити висновок про р1зний склад аморфног складовог сплаву в м1жзерених прошарках часток порошку (складу потр^но* евтектицО i на ix noBepxHi (складу сплаву). Ця структурна особливость обумовлюв пшшцену ст1йк1сть до окисления продукт!в подробнення газорозпорошених nopouiKiB у nopiBHflHHi з продуктами подр1бнення зливку сплаву аналопчного складу.

2. Диапазон складов газорозпорошених порошклв нелегованих сплав1в системи Fe-Nd-B, для HKix характерен максимальний pi-вень магн!тних властивостей, не cniвпадав 3i складом базового сплаву для MarHiTiB 13 зливка (Fe?6Ndi5Be)• Запропонована ко-рекщя складу розплаву (зменшення неодиму на 6Z, зб!льшення

бору на 4 %) при отриманм газорозпорошених порошков для маг-штоплас^в, в поравнянн! з базовим складом литого сплаву.

3. Запропонован комплекс легуючих елемент!в i3 металiв III i V труп (Ga,In.Sc.Bi), призводящих до багатократного зменшення po3MipiB ochobhoi 6opiflHoi фази в газорозпорошених порошках магштожорстких сплав1в на 0CH0Bi системи Fe-Nd-B.

4. Встановлено, що комплексне легування модиф!каторами, у виглядi пропонованих металав III и V груп Шдвищуе flicnepc-HicTb порошку, ямй отримуют газовим розпорошенням розплав1в системи Fe-Nd-B.

5. Вперше для ¡зотропних MarHiTiB i3 газорозпорошених по-рошк1 в на приклад; магн1Топласт1в встановлено, що легування сплав1в системи Fe-Nd-B запропонованими модифтуючими компонентами шдвищуе залишкову магштну 1ндукщю на 20% i коерци-тивну силу на 100% у nopiBHHHHi з магш топ ластами i3 газороз-порошеного порошку складу Fe77Ndi6B7, близького за складом до базового литого сплаву для MarHiTiB.

6. Цишпчна водень-термачна обробка ГРП сплав!в на 0CH0Bi системи Fe-Nd-B шдвищуе залишкову магштну ¡ндукщю магштоп-ласт1в, що виготовлюються з них, приблизно на 10-20 % у залеж-HOCTi Bifl xiMi4Horo й фракщйного складу.

7. Апробована технологiя газового розпорошення для отри-мання nopouiKiB сплав1в на 0CH0Bi системи La-Ni з використанням ытчизняног лагатури РЗМ. Показан! висом водень-сорбщйм властивост! отриманих газорозпорошених порошмв и рекомендовано i'x використання для виробки негативних електрод1в в Hi-кель-металошдридних акумуляторах.

ПУБЛ1КАЦ1I ПО МАТЕР1АЛАХ ДИСЕРТАЦ1ЙН01 РОБОТИ

1. Interaction hydrogen with gas atomized powder alloys Fe-Nd-B system/ V.V.Savin, S.V.Bogun, V.A.Borkovskih, V.A.Chaika //Proc. of World Cong. Powder Metallurgy, June 6-9 1994. Paris.- Pt2.- C. 232-237.

2. V.A.Borkovskih, V.V.Savin Diffractometric investigations of phase composions, structure and properties on gas atomizated powder of TM5REM-base alloys hydrogen absorbents//Abstract of IV Europ.Powder Diffraction Senf.., July 10-14 1995. Chester.- C.147

3. Борковских В.А., Осадчий С.В., Савин В.В. Кристалло&и-

мические особенности аморфизации сплавов фазы Fe^Nd^B// Структура i ф!зичн! властивост1 невпорядкованих систем. Тез. доп. I Укр. конф.- JIbBiB, 1994. Ч.2, С. 41'.

4. Взаимодействие водорода с газораспыленным порошком сплавов системы Fe-Nd-В/ Богун C.B., Борковских В.А., Савин В.В., Федоров В.В.// Водородное материаловедение и химия гидридов металлов. Тез. докл. III Межреспуб. конф,- Кацивели, 1993.- С. 93-94.

5. Борковских В.А. Кристаллохимические особенности аморфизации фаз системы Fe-Nd-B//Hay4. конф. преподавателей и студентов ЗГУ. Тез. докл.- Запорожье, 1993,- вып. 3, часть 1,- с. 25.

Особистий вклад автора у опубл1кованих працях: 1,2,4- роз-робка технолопчних режим1в отримання ГРП, досл1дження ïx властивостей та взаемодп з воднем ; 2,3,5- кристалографичш досл1д?кення i розрахунк!.

Борковских В.А. Исследование структуры и свойств газораспыленных порошков и изделий из них сплавов систем Fe-Nd-B и La-Ni. Диссерт. на соискание уч.степ. к.т.н. по специальности 05.16.06- порошковая металлургия и композиционные материалы. Гос.Металлургич.Акад.Укр.. Днепропетровск 1995.

Защищаются исследования, которые установили, что повышенная коррозионная устойчивость газораспыленных порошков сплавов системы Fe-Nd-B определяется аморфными состовляющими двух составов. Свойства магнитов определяются структурно-фазовым состоянием исходных ГРП и их изменениями, протекающими при спекании и термообработке. Осуществлено опытно-промышленное внедрение.

Borkovskih V.A. The investigation of structure and properties of gas atomizated powders Fe-Nd-B and La-Ni systems alloys and manufactured article from them. Thesis submitted for a candidate's degree, technical sciences, speciality 05.16.06 powders metallurgy and compounded materials. State Metallurgy Akad. Ukraine. Dnepropetrovsk 1995

In present work estabilished the reason of the increase corrosion resistant of gas atomizated powders Fe-Nd-B systerr alloys. The properties of magnets producing from GAP is depend from stucture-phases states of initial GAP and their changements for sintering and- heat-treatment. Has beer performed the adaptation in pilot.

Ключов1 слова: газорозпорошешп noponiKi, водень, магн1т, акумулятор, РЗМ.

Подписано к печати 10.01.96. Заказ N а Объем 1п.л. Формат 60x84/16. Тираж 100 экз. НПО Квинтес. Коп.-множ. Сюро .¿30035 г.Запорожье, Ферросплавная 38.