Влияние водородной обработки на микроструктуру и магнитные свойства сплава КС37 (SmCo₅– основа)

Abstract

Проанализировано состояние вопроса получения ферромагнитных материалов на основе соединений редкоземельных и переходных металлов, в частности Nd₂Fe₁₄B, SmCo₅ и Sm₂Co₁₇. Исследовано применение водородной обработки путем сочетания размола в водороде и последующих процессов гидрирования, диспропорционирования, десорбирования, рекомбинирования (ГДДР) на промышленном ферромагнитном сплаве КС37 на основе интерметаллида SmCo₅. Разработаны основы нового метода формирования анизотропной наноструктуры в порошках данного класса магнитных материалов, принципиальной особенностью которого есть то, что он позволяет решить проблему формирования магнитной анизотропии в наноструктурированных ферромагнитных материалах. Представлены результаты исследований микроструктуры и магнитных свойств сплава КС37 после его обработки в водороде сочетанием размола и ГДДР. Новый метод водородной обработки можно применить для формирования анизотропной наноструктуры в других типах магнитных материалов (на основе Sm₂Co₁₇, Nd₂Fe₁₄B).

Проаналізовано стан питання отримання феромагнiтних матеріалів на основі з’єднань рідкоземельних і перехідних металів, зокрема Nd₂Fe₁₄B, SmCo₅ і Sm₂Co₁₇. Досліджено вживання водневої обробки шляхом поєднання помелу у водні і подальших процесів гідрування, диспропорціонування, десорбування, рекомбінування (ГДДР) на промисловому феромагнiтному сплаві КС37 на основі інтерметаліда SmCo₅. Розроблено основи нового методу формування анізотропної наноструктури в порошках даного класу магнiтних матеріалів, принциповою особливістю якого є те, що він дозволяє вирішити проблему формування магнiтної анізотропії в наноструктурованих феромагнiтних матеріалах. Представлено результати досліджень мікроструктури і магнiтних властивостей сплаву КС37 після його обробки у водні поєднанням помелу і ГДДР. Новий метод водневої обробки можна застосувати для формування анізотропної наноструктури в інших типах магнiтних матеріалів (на основі Sm₂Co₁₇, Nd₂Fe₁₄B).

The paper reports the results of the studies of the microstructure and magnetic properties of the KS37 alloy after the hydrogen treatment by combined milling and HDDR. The commercial KS37 alloy based on the SmCo₅ compound was smelted in an induction furnace and tested. The alloy was milled in hydrogen medium in a one-chamber planetary-type mill. HDDR in the KS37−H2 system was tested under conventional and solid variant of the process. The tests performed by X-ray phase analysis, scanning electron microscopy and microroentgen spectral analysis have been demonstrated that combined hydrogen treatment allows substantial enhancement of the amount of the SmCo₅ phase as compared to the ascast state. This fact is an important positive result from the viewpoint of the improved properties of magnets. The alloy was of high magnetic properties; in particular, the coercive force achieved more than 40 kOe. Due to the performed studies of application of hydrogen treatment by combination of milling and HDDR to the SmCo₅ based ferromagnetic alloys, the principles of a new method of formation of anisotropic structure in the powders of this type of ferromagnetic materials have been developed. A peculiarity of the new approach allowed solution of the problem of formation of magnetic anisotropy in nanostructured ferromagnetic materials. New method of hydrogen treatment can be applied to formation of the anisotropic nanostructure in other types of magnetic materials (based on Sm₂Co₁₇, Nd₂Fe₁₄B).