Application of Surfactant Activated Milling for Production of Nd–Fe–B Magnets by PLP Technology

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The granulometric composition of Nd–Fe–B powders has been studied in detail after vibratory milling for various times both without and with the addition of siloxane. Sintered magnets were produced by the powder metallurgy method that excluded the pressing of powders. Correlations between the particle size distribution in the initial powders, microstructure of sintered magnets, and their magnetic hysteresis properties have been established. The difference in methods for estimating the size of powder particles by two methods is demonstrated. It is shown that the size distributions of powder particles and magnet grains are bimodal and are described by a superposition of two lognormal distributions.

About the authors

O. A. Golovnya

Miheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Ural Federal University

Email: golovnya@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia; Ekaterinburg, 620002 Russia

K. A. Kruchinina

Miheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Ural Federal University

Email: golovnya@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia; Ekaterinburg, 620002 Russia

A. V. Protasov

Miheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Ural Federal University

Email: golovnya@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia; Ekaterinburg, 620002 Russia

D. A. Kolodkin

Miheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; Ural Federal University

Email: golovnya@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia; Ekaterinburg, 620002 Russia

A. V. Shitov

Miheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: golovnya@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

L. A. Stashkova

Miheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: golovnya@imp.uran.ru
Ekaterinburg, 620108 Russia

A. V. Ogurtsov

POZ-Progress

Email: golovnya@imp.uran.ru
Pyshma, Sverdlovsk oblast, 624092 Russia

D. V. Taranov

POZ-Progress

Author for correspondence.
Email: golovnya@imp.uran.ru
Pyshma, Sverdlovsk oblast, 624092 Russia

References

  1. Sugimoto S. Current status and recent topics of rare-earth permanent magnets // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011. V. 44. № 6.
  2. Hono K., Sepehri-Amin H. Strategy for high-coercivity Nd–Fe–B magnets // Scripta Mater. 2012. V. 67. № 6. P. 530–535.
  3. Dong Shengzhi, Chen Hongsheng, Li Wei, Han Rui. The status of Chinese permanent magnet industry and R&D activities // AIP ADVANCES. 2017. V. 7. P. 056237 (6 pages).
  4. Nakamura H. The current and future status of rare earth permanent magnets // Scripta Mater. 2018. V. 154. P. 273–276.
  5. Kaneko Y. Highest performance of Nd–Fe–B magnet over 55 MGOe // IEEE Trans. Mag. 2000. V. 36. P. 3275–3278.
  6. Uestuener K., Katter M., Rodewald W. Dependence of the Mean Grain Size and Coercivity of Sintered Nd–Fe–B Magnets on the Initial Powder Particle Size // IEEE Trans. Mag. 2006. V. 10. P. 2897–2899.
  7. Matsuura Y., Hoshijima J., Ishii R. Relation between Nd2Fe14B grain alignment and coercive force decrease ratio in NdFeB sintered magnets // J. Magn. Magn. Mater. 2013. V. 336. P. 88–92.
  8. Hu Bo-Ping, Niu E., Zhao Yu-Gang, Chen Guo-An, Chen Zhi-An, Jin Guo-Shun, Zhang Jin, i RaoXiao-Le, Wang Zhen-Xi. Study of sintered Nd–Fe–B magnet with high performance of Hcj (kOe) + (BH)max (MG Oe) > 75 // AIP Advances. 2013. V. 3. P. 042136 (17 pages).
  9. Mo W., Zhang L., Liu Q., Shan A., Wu J., Komuro M. Dependence of the crystal structure of the Nd-rich phase on oxygen content in an Nd–Fe–B sintered magnet // Scripta Mater. 2008. V. 59. № 2. P. 179–182.
  10. Vial F., Joly F., Nevalainen E., Sagawa M., Hiraga K., Park K.T. Improvement of coercivity of sintered NdFeB permanent magnets by heat treatment // J. Magn. Magn. Mater. 2002. V. 242–245. P. 1329–1334.
  11. Shinba Y., Konno T.J., Ishikawa K., Hiraga K., Sagawa M. Transmission electron microscopy study on Nd-rich phaseand grain boundary structure of Nd–Fe–B sintered magnets // J. Appl. Phys. 2005. V. 97. № 5. P. 053 504.
  12. Sepehri-Amin H., Ohkubo T., Shima T., Hono K. Grain boundary and interface chemistry of an Nd–Fe–Bbased sintered magnet // Acta Mater. 2012. V. 60. № 3. P. 819–830.
  13. Sasaki T.T., Ohkubo T., Hono K. Structure and chemical compositions of the grain boundary phase in Nd–Fe–B sintered magnets // Acta Mater. 2016. V. 115. P. 269–277.
  14. Sasaki T.T., Ohkubo T., Hono K. Microstructure of Nd–Fe–B sintered magnets-structure of grain boundaries and interface // Nippon Kinzoku Gakkaishi / J. Japan Institute of Metals. 2017. V. 81. № 1. P. 2–10.
  15. Sagawa M., Une Y. A new process for producing Nd–Fe–B sintered magnets with small grain size // Proc. 20th Int. Workshop on Rare Earth Permanent Magnets and Their Applications (Knossos"Crete, 2008). P. 103–105.
  16. Li W.F., Ohkubo T., Hono K., Sagawa M. The origin of coercivity decrease in fine grained Nd–Fe–B sintered magnets // J. Magn. Magn. Mater. 2009. V. 321. P. 1100–1105.
  17. Sagawa M. Development and prospect of the Nd–Fe–B sintered magnets // Proc. of 21st Int. Workshop on REPM and their Applications (Bled, Slovenia, 2010). P. 183–410.
  18. Попов А.Г., Кудреватых Н.В., Вяткин В.П., Василенко Д.Ю., Братушев Д.Ю., Пузанова Т.З., Герасимов Е.Г. Получение высокоэнергоемких постоянных магнитов из пластинчатых сплавов Nd–Fe–B // ФММ. 2010. Т. 109. № 3. С. 257–266.
  19. Василенко Д.Ю., Шитов А.В., Власюга А.В., Попов А.Г., Кудреватых Н.В., Печищева Н.В. Микроструктура и свойства сплавов Nd–Fe–B, полученных методом “strip casting”, и изготовленных из них постоянных магнитов // Металловедение и термич. обр. металлов. 2014. Т. 613. № 11. С. 10–16.
  20. Василенко Д.Ю., Шитов А.В., Братушев Д.Ю., Подкорытов К.И., Гавико В.С., Головня О.А., Попов А.Г., Магнитные гистерезисные свойства и микроструктура высокоэнергоемких магнитов (Nd,Dy)–Fe–B с низким содержанием кислорода // ФММ. 2021. Т. 122. № 12. С. 1261–1270.
  21. Василенко Д.Ю., Шитов А.В., Власюга А.В., Попов А.Г., Гавико В.С., Братушев Д.Ю., Подкорытов К.И., Головня О.А. Магнитные гистерезисные свойства и микроструктура высококоэрцитивных магнитов (Nd,Dy)–Fe–B с концентрацией Dy до 10 вес. % и низким содержанием кислорода // ФММ. 2022. Т. 123. № 2. С. 158–168.
  22. Богаткин А.Н., Тарасов Е.Н., Андреев С.В., Попов А.Г., Кудреватых Н.В. Совершенствование технологии получения постоянных магнитов из сплавов Nd–Fe–B // Металлы. 1996. № 2. P. 86–90.
  23. Menushenkov V.P., Savchenko A.G. Annealing behavior of coercivity in (Nd,Dy)–Fe–B based sintered magnets // Phys. Met. Metallogr. 2001. V. 91. № Suppliment 1. P. S249–S253.
  24. Menushenkov V.P., Savchenko A.G. Effects of post-sintering annealing on magnetic properties of Nd–Fe–B sintered magnets // J. Magn. Magn. Mater. 2003. V. 258–259. P. 558–560.
  25. Попов А.Г., Пузанова Т.З., Гавико В.С., Василенко Д.Ю., Вяткин В.П. Особенности формирования высококоэрцитивного состояния в спеченных магнитах Nd–Fe–B–Ga при термоциклической обработке // ФММ. 2006. V. 101. № 6. С. 589–597.
  26. Пискорский В.П., Бурханов Г.С., Мельников С.А., Паршин А.П., Валеев Р.А., Терешина И.С., Иванов С.И. Влияние содержания неодима на свойства нано структурированных материалов (NdPr)–Fe–В, полученных по бинарной технологии // Перспективные материалы. 2010. № 9.
  27. Лукин А.А., Кольчугина Н.Б., Бурханов Г.С., Клюева Н.Е., Скотницева К. Роль добавок гидрида тербия в формировании микроструктуры и магнитных свойств спеченных магнитов системы Nd–Pr–Dy–Fe–B // Физика и xимия обр. материалов. 2012. № 1. P. 70–73.
  28. Попов А.Г., Герасимов Е.Г., Терентьев П.Б., Гавико В.С., Шуняев К.Ю., Михайлова Т.Л., Васьковский В.О., Кулеш Н.А. Влияние добавки стеарата цинка на свойства спеченных магнитов Nd–Fe–B // ФММ. 2013. V. 114. № 4. С. 314–324.
  29. Popov A.G., Gaviko V.S., Shchegoleva N.N., Golovnia O.A., Gorbunova T.I., Hadjipanayis G.C. Effect of addition of esters of fatty acids on the microstructure and properties of sintered Nd–Fe–B magnets produced by PLP // J. Magn. Magn. Mater. 2015. V. 383. P. 226–231.
  30. Попов А.Г., Шитов А.В., Герасимов Е.Г., Василенко Д.Ю., Говорков М.Ю., Братушев Д.Ю., Вяткин В.П., Шуняев К.Ю., Михайлова Т.Л. Получение спеченных магнитов Nd–Fe–B без процесса прессования порошков // ФММ. 2012. Т. 113. № 4. С. 352–362.
  31. Popov A.G., Golovnia O.A., Bykov V.A. Pressless process in route of obtaining sintered Nd–Fe–B magnets // J. Magn. Magn. Mater. 2015. V. 383. P. 226–231.
  32. Popov A.G., Golovnia O.A., Protasov A.V. Enhanced method of magnetic powder alignment for production of PLP Nd–Fe–B magnets // J. Magn. Magn. Mater. 2017. V. 428. P. 424–430.
  33. Allen, T. Particle Size Measurement. 1997.
  34. Davies B.E., Williams A.J., Harris I.R. The use of contact dilatometry to assessthe effect to rare-earth content on the sintering characteristics of NdFeB magnets // Proc. 18th Int. Work. High Perform. Magnets Their Appl. 2004. P. 103–105.
  35. Soundararajan B., Sofia D., Barletta D., Poletto M. Review on modeling techniques for powder bed fusion processes based on physical principles // Additive Manufacturing. 2021. V. 47. P. 102336.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (67KB)
3.

Download (1MB)
4.

Download (149KB)
5.

Download (138KB)
6.

Download (143KB)
7.

Download (86KB)
8.

Download (205KB)
9.

Download (152KB)
10.

Download (1MB)
11.

Download (119KB)
12.

Download (142KB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».