Спосіб виготовлення магнітно-анізотропного порошку і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до галузі порошкової металургії, зокрема до виробництва магнітно-анізотропного порошку на основі рідкісноземельних металів, котрий використовується для постійних магнітів, що складаються з такого порошку і полімерного зв'язуючого. Відомо спосіб обробки магнітних матеріалів, що включає подрібнення продукту, отриманого з розплавленого металу, здрібнювання, формування в магнітному полі і термообробку [1] (прототип). Недоліками відомого способу виготовлення магнітно-анізотропного порошку є значні коливання розмірів часток, що погіршує магнітні властивості готови х виробів. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу виготовлення магнітно-анізотропного порошку шляхом циклічної деформації здрібнювання зі зрушенням, що приведе до одержання постійних розмірів часток з направленою магнітною віссю. Поставлена задача досягається тим, що в способі виготовлення магнітно-анізотропного порошку, що включає дроблення продукту, отриманого з розплавленого металу, здрібнювання, формування в магнітному полі і термообробку, відповідно до винаходу, здрібнення виконують шляхом циклічної деформації зі зрушенням, причому кожен цикл виконують при нагріванні зі ступінчатою зміною температури і при накладенні магнітного поля. Деформація часток магнітно-анізотропного порошку зі зрушенням при накладенні нагріву у магнітному полі сприяє інтенсивному здрібненню часток, при котрому відбувається формування їх структури у напрямку власної магнітної осі. Відомо пристрій для виготовлення магнітно-анізотропного порошку, що містить матрицю, виконану у вигляді зрушеної чарунки, верхній і нижній пуансони, елемент качання нижнього пуансона [2] (прототип). Недоліками відомого пристрою виготовлення магнітно-анізотропного порошку є застосування матриці, що не дозволяє виконувати відповідну підготовку і обробку по формуванню матеріалу, причому пристрій не оснащений механізмами, здатними задавати знакоперемінне навантаження (стиск-розтягання, зрушення в протилежні сторони і т.д.) В основу винаходу поставлено задачу удосконалення пристрою для виготовлення магнітно-анізотропного порошку шляхом того, що матриця, виконана з увігнутою внутрішньою поверхнею, що приведе до одержання постійних розмірів часток порошку з направленою магнітною віссю. Поставлена задача досягається тим, що у пристрої для виготовлення магнітно-анізотропного порошку, що містить матрицю, виконану у вигляді зрушувальної чарунки, верхній і нижній пуансони, елемент качання нижнього пуансона, відповідно до винаходу, матриця виконана з увігнутою внутрішньою поверхнею, оснащена поворотними сегментами з убудованими в них нагрівачами, а елемент качання нижнього пуансона - у вигляді тяг і рухливої решітки, пристрій також оснащений верхнім і нижнім соленоїдами. Застосування матриці оснащеною поворотними сегментами, виконаними з увігн утою внутрішньою поверхнею, приводить к рівномірному розподілу напруження у обробному об'ємі порошку, слідством чого є направлене дроблення часток порошку з найменшим опором. Нагрівачі та соленоїди дозволяють отримати структур у, направлену вздовж головної власної магнітної осі часток. Суть винаходу пояснюється кресленням (Фіг.), де зображено пристрій для виготовлення магнітноанізотропного порошку. Пристрій для виготовлення магнітно-анізотропного порошку 1 містить матрицю, виконану у вигляді зрушувальної чарунки, що складається з поворотних сегментів 2 з нагрівачами, верхнього 3 і нижнього 4 пуансонів і обмежуючих стінок (не показані), верхній 5 та нижній 6 соленоїди. Нагрівання порошку 1 до необхідної температури обробки проводиться нагрівачами 7, убудованими в поворотні сегменти 2. Зрушувальне навантаження передається на нижній пуансон 4 за допомогою тяги 8, причому нижній пуансон 4 установлено на рухливій решітці 9. Пристрій розташовано у вакуумній камері 10, для ущільнення якої при переміщенні верхнього пуансона 3 і тяги 8 установлено рухли ві ущільнення 11 і 12. Спосіб виготовлення магнітно-анізотропного порошку реалізується наступним чином. Порція порошку 1 швидкозагартованого сплаву завантажується до зрушувальної чарунки, заповненої захищеним від окислювання газом (наприклад, аргон), нагрівається до необхідної температури за допомогою нагрівачів 7. Під дією навантаження Р, верхній 3 та ніжній 4 пуансони стискають порошок в магнітному полі, створюваному верхнім 5 та нижнім 6 соленоїдами, після чого виконується кілька циклів зрушення тонкого порошкового шару при переміщенні тяги 8 під дією сили Q. В результаті зрушення порошкового шару 1 при одночасному його стиску досягається здрібнювання і розмелювання часток, їхня деформація і тужавіння. Параметри обробки під час кожного циклу деформації вибираються таким чином, щоб забезпечити здрібнювання часток порошку або їхню деформацію в магнітному полі, що підсилює магнітну анізотропію матеріалу. Запропонований спосіб виготовлення магнітно-анізотропного порошку в тонкому шарі при заданих термомеханічних параметрах дозволяє регулювати розміри отриманих часток порошкового матеріалу, досягати необхідної деформації даних часток точно у визначеному напрямку, досягати високого ступеня однорідності дрібнокристалічної структури часток. При цьому енерговитрати, необхідні для процесу деформації, в значній мірі знижуються, тому що значно нижчі нормальні і зрушувальні зусилля в порівнянні з відомим способом . Приклад виконання способу. Застосовували лусочки з швидкозагартованого сплаву Fe-Nb-B з товщиною до 1000мкм. Рентгенівський аналіз показав, що розмір зерна в площині, паралельній головній поверхні лусочок, становив до 1мкм. Зазначені лусочки, піддавали трицикловій деформації в зрушувальній чарунці, що знаходиться в середовищі аргону. Міняли варіанти температури деформації при напругах стиску 50МПа. Умови і результати експерименту наведено в таблиці, з чого випливає, що запропонований спосіб виготовлення магнітно-анізотропних порошків і пристрій для його здійснення дозволяють отримати дрібнодисперсний, дрібнокристалічний магнітно-анізотропний порошок швидкозагартованого сплаву. Таблиця № п/п Спосіб Температура деформації, °С І 1 Запропонований спосіб Р=50МПа III Відомий спосіб за А.С.№1057991 2 II Параметри порошкових часток Середній розмір Коливання розміру Середній розмір часток, мкм часток, мкм кристаліта, мкм І II III 1000 200 200 200 400 400 400 200 300 400 80 80 80 120 120 120 1000 50 100 120 10,3 13,0 20,0 Джерела інформації: 1. А.С. СРСР №1057991, кл. Η01F1/08, БВ №44, 1983. 2. А.С. СРСР №1315136, кл. У22F3/02, В30В11/02, БВ №21, 1987. 0,1 0,1 0,08