Вплив легування цирконієм на структурно-фазовий стан сплавів на основі Nd₂Fe₁₄B
Методом сканівної електронної мікроскопії та елементного аналізу досліджено вплив легування цирконієм на мікроструктуру сплавів Nd₁₁,₇Fe₈₂,₃B₆ та Nd₁₆Fe₇₆B₈. У сплавах без цирконію виявлено фази Nd₂Fe₁₄B, Fe та багату неодимом, а в легованих – додатково фазу, близьку за складом до ZrFe₂. Встан...
Saved in:
| Published in: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2015
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134328 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Вплив легування цирконієм на структурно-фазовий стан сплавів на основі Nd₂Fe₁₄B / І.І. Булик, В.В. Бурховецький, І.В. Борух // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2015. — Т. 51, № 1. — С. 20-25. — Бібліогр.: 14 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-134328 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Булик, І.І. Бурховецький, В.В. Борух, І.В. 2018-06-13T08:38:22Z 2018-06-13T08:38:22Z 2015 Вплив легування цирконієм на структурно-фазовий стан сплавів на основі Nd₂Fe₁₄B / І.І. Булик, В.В. Бурховецький, І.В. Борух // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2015. — Т. 51, № 1. — С. 20-25. — Бібліогр.: 14 назв. — укp. 0430-6252 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134328 Методом сканівної електронної мікроскопії та елементного аналізу досліджено вплив легування цирконієм на мікроструктуру сплавів Nd₁₁,₇Fe₈₂,₃B₆ та Nd₁₆Fe₇₆B₈. У сплавах без цирконію виявлено фази Nd₂Fe₁₄B, Fe та багату неодимом, а в легованих – додатково фазу, близьку за складом до ZrFe₂. Встановлено, що легування цирконієм запобігає виділенню заліза у сплаві Nd₁₁,₇Fe₈₁,₁Zr₁,₂B₆, а в сплаві Nd₁₆Fe₇₃,₉Zr₂,₁B₈ змінює морфологію. Методами сканирующей электронной металлографии и элементного анализа исследовано влияние легирования цирконием на микроструктуру сплавов Nd₁₁,₇Fe₈₂,₃B₆ и Nd₁₆Fe₇₆B₈. В сплавах без циркония обнаружены фазы Nd₂Fe₁₄B, Fe и богатую на неодим фазу, а в легированных – дополнительно фазу, близкую по составу к ZrFe₂. Выявлено, что легирование цирконием предотвращает выделение железа в сплаве Nd₁₁,₇Fe₈₁,₁Zr₁,₂B₆, а в сплаве Nd₁₆Fe₇₃,₉Zr₂,₁B₈ приводит к изменению морфологии. The influence of alloying with addition of Zr on Nd₁₁.₇Fe₈₂.₃B₆ and Nd₁₆Fe₇₆B₈ alloys microstructure was investigated by means of scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis (EDX). Nd₂Fe₁₄B, Fe and Nd-rich phases were revealed in alloys without Zr. Besides these phases ZrFe₂ phase was found in Zr-dopped alloys. It was found that alloying with Zr prevented the appearance of iron phase in Nd₁₁.₇Fe₈₁.₁Zr₁.₂B₆ alloy. The morphology of Nd₁₆Fe₇₃.₉Zr₂.₁B₈ alloy differed from Nd₁₆Fe₇₆B₈ alloy. uk Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України Фізико-хімічна механіка матеріалів Вплив легування цирконієм на структурно-фазовий стан сплавів на основі Nd₂Fe₁₄B Влияние легирования цирконием на структурно-фазовое состояние сплавов на основе Nd₂Fe₁₄B The effect of alloying with zirconium on the structural-phase state of Nd₂Fe₁₄B based alloys Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Вплив легування цирконієм на структурно-фазовий стан сплавів на основі Nd₂Fe₁₄B |
| spellingShingle |
Вплив легування цирконієм на структурно-фазовий стан сплавів на основі Nd₂Fe₁₄B Булик, І.І. Бурховецький, В.В. Борух, І.В. |
| title_short |
Вплив легування цирконієм на структурно-фазовий стан сплавів на основі Nd₂Fe₁₄B |
| title_full |
Вплив легування цирконієм на структурно-фазовий стан сплавів на основі Nd₂Fe₁₄B |
| title_fullStr |
Вплив легування цирконієм на структурно-фазовий стан сплавів на основі Nd₂Fe₁₄B |
| title_full_unstemmed |
Вплив легування цирконієм на структурно-фазовий стан сплавів на основі Nd₂Fe₁₄B |
| title_sort |
вплив легування цирконієм на структурно-фазовий стан сплавів на основі nd₂fe₁₄b |
| author |
Булик, І.І. Бурховецький, В.В. Борух, І.В. |
| author_facet |
Булик, І.І. Бурховецький, В.В. Борух, І.В. |
| publishDate |
2015 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Влияние легирования цирконием на структурно-фазовое состояние сплавов на основе Nd₂Fe₁₄B The effect of alloying with zirconium on the structural-phase state of Nd₂Fe₁₄B based alloys |
| description |
Методом сканівної електронної мікроскопії та елементного аналізу досліджено
вплив легування цирконієм на мікроструктуру сплавів Nd₁₁,₇Fe₈₂,₃B₆ та Nd₁₆Fe₇₆B₈. У
сплавах без цирконію виявлено фази Nd₂Fe₁₄B, Fe та багату неодимом, а в легованих
– додатково фазу, близьку за складом до ZrFe₂. Встановлено, що легування цирконієм запобігає виділенню заліза у сплаві Nd₁₁,₇Fe₈₁,₁Zr₁,₂B₆, а в сплаві Nd₁₆Fe₇₃,₉Zr₂,₁B₈
змінює морфологію.
Методами сканирующей электронной металлографии и элементного анализа исследовано влияние легирования цирконием на микроструктуру сплавов
Nd₁₁,₇Fe₈₂,₃B₆ и Nd₁₆Fe₇₆B₈. В сплавах без циркония обнаружены фазы Nd₂Fe₁₄B, Fe и богатую на неодим фазу, а в легированных – дополнительно фазу, близкую по составу к ZrFe₂. Выявлено, что легирование цирконием предотвращает выделение железа в сплаве Nd₁₁,₇Fe₈₁,₁Zr₁,₂B₆, а в сплаве Nd₁₆Fe₇₃,₉Zr₂,₁B₈ приводит к изменению морфологии.
The influence of alloying with addition of Zr on Nd₁₁.₇Fe₈₂.₃B₆ and Nd₁₆Fe₇₆B₈
alloys microstructure was investigated by means of scanning electron microscopy and energy
dispersive X-ray analysis (EDX). Nd₂Fe₁₄B, Fe and Nd-rich phases were revealed in alloys
without Zr. Besides these phases ZrFe₂ phase was found in Zr-dopped alloys. It was found that
alloying with Zr prevented the appearance of iron phase in Nd₁₁.₇Fe₈₁.₁Zr₁.₂B₆ alloy. The
morphology of Nd₁₆Fe₇₃.₉Zr₂.₁B₈ alloy differed from Nd₁₆Fe₇₆B₈ alloy.
|
| issn |
0430-6252 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134328 |
| citation_txt |
Вплив легування цирконієм на структурно-фазовий стан сплавів на основі Nd₂Fe₁₄B / І.І. Булик, В.В. Бурховецький, І.В. Борух // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2015. — Т. 51, № 1. — С. 20-25. — Бібліогр.: 14 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT bulikíí vplivleguvannâcirkoníêmnastrukturnofazoviistansplavívnaosnovínd2fe14b AT burhovecʹkiivv vplivleguvannâcirkoníêmnastrukturnofazoviistansplavívnaosnovínd2fe14b AT boruhív vplivleguvannâcirkoníêmnastrukturnofazoviistansplavívnaosnovínd2fe14b AT bulikíí vliânielegirovaniâcirkoniemnastrukturnofazovoesostoâniesplavovnaosnovend2fe14b AT burhovecʹkiivv vliânielegirovaniâcirkoniemnastrukturnofazovoesostoâniesplavovnaosnovend2fe14b AT boruhív vliânielegirovaniâcirkoniemnastrukturnofazovoesostoâniesplavovnaosnovend2fe14b AT bulikíí theeffectofalloyingwithzirconiumonthestructuralphasestateofnd2fe14bbasedalloys AT burhovecʹkiivv theeffectofalloyingwithzirconiumonthestructuralphasestateofnd2fe14bbasedalloys AT boruhív theeffectofalloyingwithzirconiumonthestructuralphasestateofnd2fe14bbasedalloys |
| first_indexed |
2025-11-26T03:09:32Z |
| last_indexed |
2025-11-26T03:09:32Z |
| _version_ |
1850609873054597120 |
| fulltext |
20
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 1. – Physicochemical Mechanics of Materials
ВПЛИВ ЛЕГУВАННЯ ЦИРКОНІЄМ НА СТРУКТУРНО-ФАЗОВИЙ
СТАН СПЛАВІВ НА ОСНОВІ Nd2Fe14B
І. І. БУЛИК 1, В. В. БУРХОВЕЦЬКИЙ 2, І. В. БОРУХ 1
1
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів;
2
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
Методом сканівної електронної мікроскопії та елементного аналізу досліджено
вплив легування цирконієм на мікроструктуру сплавів Nd11,7Fe82,3B6 та Nd16Fe76B8. У
сплавах без цирконію виявлено фази Nd2Fe14B, Fe та багату неодимом, а в легованих
– додатково фазу, близьку за складом до ZrFe2. Встановлено, що легування цирконі-
єм запобігає виділенню заліза у сплаві Nd11,7Fe81,1Zr1,2B6, а в сплаві Nd16Fe73,9Zr2,1B8
змінює морфологію.
Ключові слова: мікроструктура, сплав, зерно, фаза, легування, цирконій.
Феромагнетні матеріали на основі інтерметалідів рідкісноземельних та пере-
хідних металів, зокрема Nd2Fe14B, SmCo5 і Sm2Co17, широко використовують для
виготовлення сталих магнетів, оскільки їм притаманні високі температура Кюрі,
поле анізотропії та залишкова намагнеченість [1–3].
Одним із способів поліпшення властивостей сталих магнетів є нанострукту-
рування [4–7]. Обмінна взаємодія між нанорозмірними кристалітами магнето-
твердої та магнетом’якої фаз у феромагнетних матеріалах є фізичною основою
для створення наступного покоління магнетів – нанокомпозитів. Зокрема, за ви-
сокої коерцитивної сили їх залишкова індукція може досягати до ≈ 2 Т, а макси-
мальна питома магнетна енергія – до 90 MGOe [8]. Перепоною на шляху до впро-
вадження у виробництво феромагнетних нанокомпозитів є проблеми, пов’язані з
формуванням анізотропії.
Перспективним методом формування магнетної анізотропії є гідрування,
диспропорціонування, десорбування, рекомбінування (ГДДР) [9]. Зокрема, якщо
ГДДР реалізувати за параметрів, коли після диспропорціонування є залишки фе-
ромагнетної фази, то утворюється магнетно-анізотропний порошок зі здрібненою
мікроструктурою. Це підтверджено на сплавах системи Sm–Co [10, 11]. Оброб-
лення за таким режимом сплавів на основі Nd2Fe14B завершується їх частковим
наноструктуруванням: нанорозмірні зерна є лише в окремих частинах об’єму
сплаву. Для подальшого зменшення зерен мікроструктури пропонують легувати
сплави малими кількостями інших елементів, зокрема цирконієм [12–14], які спо-
вільнюють ріст зерен феромагнетної фази під час рекомбінування та здрібнюють
їх мікроструктуру. Мета праці – дослідити вплив легування цирконієм на мікро-
структуру литих сплавів на основі Nd2Fe14B.
Методика випроб. Зразки сплавів Nd11,7Fe82,3B6, Nd11,7Fe81,1Zr1,2B6, Nd16Fe76B8
та Nd16Fe73,9Zr2,1B8 отримали із шихти вихідних компонентів, з чистотою не ниж-
че 99,5 mass.%, в електродуговій печі в аргоні. Мікроструктуру вивчали методом
сканівної електронної мікроскопії на мікроскопі JSM-6490 LV, елементний склад
аналізували за допомогою системи мікроаналізу INCA Penta FETx3. Невеликі
куски вихідного матеріалу заливали в тримачі зразка сплавом Вуда й полірували
Контактна особа: І. І. БУЛИК, e-mail: bulyk@ipm.lviv.ua
21
алмазними пастами. Матеріали досліджували у полірованому та травленому ста-
нах. Для травлення використовували нітал – суміш азотної кислоти ( 2,5 та 5 vol.%)
з етиловим спиртом.
Результати досліджень. Мікроструктура сплаву Nd11,7Fe82,3B6. Мікро-
структура литого сплаву складається з трьох фаз (рис. 1а). За результатами еле-
ментного аналізу, темно-сіра ділянка − це феромагнетна фаза Nd2Fe14B (див. рис.
1b і таблицю), білі видовжені ділянки шириною ≈ 0,5 µm – багата неодимом, роз-
ташована межами зерен Nd2Fe14B, а чорна – залізо зі слідами неодиму. Середні
розміри зерен заліза по ширині 2, а по довжині 3 µm. Після травлення у мікро-
структурі сплаву домінують чорні овальні ділянки заліза з окремими дендритами
(рис. 1c і d, фаза 3), а між ними − фаза Nd2Fe14B (рис. 1d, фаза 1) та сліди багатої
неодимом фази (рис. 1d, фаза 2).
Рис. 1. Мікроструктура сплаву Nd11,7Fe82,3B6: a і b – нетравлений шліф;
b – схема аналізу елементного складу (див. таблицю); c і d – травлений шліф;
1 – фаза Nd2Fe14B; 2 – багата неодимом; 3 – Fe.
Fig. 1. Backscattered image of Nd11.7Fe82.3B6: a and b – non-etched alloy surface;
b – scheme of element analysis (see Table); c and d – surface of alloy after etching;
1 – Nd2Fe14B phase; 2 – Nd-rich phase; 3 – Fe.
Вміст елементів (at.%) у різних фазах сплавів систем Nd–Fe–B та Nd–(Fe, Zr)–B
Область сканування Fe Zr Nd Фаза
До рис. 1b
1–3 45,3...64,3 – 35,7...54,7 багата Nd
4–6; 9–11 87,2...88,9 – 11,1...12,8 Nd2Fe14B
7–8 94,2...98,9 – 1,1...5,8 Fe
22
Продовження таблиці
Область сканування Fe Zr Nd Фаза
До рис. 2a
1, 2, 5, 6 87,4...90,0 0,1...1,4 9,9...11,6 Nd2(Fe, Zr)14B
3, 4, 7 60,1...76,1 0,7...9,3 14,6...36,6 багата Nd
8–10 50,4...64,9 23,4...39,8 9,8...12,7 (Zr, Nd)Fe2
До рис. 3c
1–3 9,6...15,4 – 84,6...90,4 багата Nd
4–6 78,9...80,0 – 20,0...21,1 Nd1,1Fe4B4
7–9 85,8...87,5 – 12,5...14,2 Nd2(Fe, Zr)14B
До рис. 4e
1–3 64,4...65,0 32,0...33,2 2,4...3,1 (Zr, Nd)Fe2
4–6 41,7...52,6 1,5...7,4 40,0...56,3 багата Nd
7–9 87,6...88,1 0,8...1,3 11,1...11,4 Nd2(Fe, Zr)14B
До рис. 4g
1–3 87,1...87,7 1,2...1,3 11,0...11,7 Nd2(Fe, Zr)14B
4–6 11,8...31,6 0,1...0,4 68,3...88,0 багата Nd
До рис. 4i
1–3 63,3...63,7 33,4...33,9 2,4...3,3 (Zr, Nd)Fe2
4–5; 7–10 86,4...89,1 0,5...1,3 10,3...13,0 Nd2(Fe, Zr)14B
6 82,0 0,2 17,8 Nd1,1Fe4B4
11–13 7,7...27,3 0,2...0,9 71,9...92,1 багата Nd
Мікроструктура сплаву Nd11,7Fe81,1Zr1,2B6. За даними електронної мікро-
скопії та елементного аналізу, у литому легованому цирконієм сплаві є кілька фаз
(рис. 2 i таблиця). Домінує феромагнетна Nd2(Fe, Zr)14B (фази 1, 2, 5 і 6 на рис. 2а),
яка містить 0,1…1,4 at.% цирконію (табл. 2). На межах її зерен є невелика кіль-
кість багатої неодимом фази з кількома атомами цирконію (фази 3, 4, 7 на рис. 2а i
таблиця). Крім того, сплав містить невеликі виділення, які за складом близькі до
фаз Лавеса (Zr, Nd)Fe2 з 10...12 at.% неодиму (фази 8–10 на рис. 2а; таблиця).
Рис. 2. Мікроструктура сплаву Nd11,7Fe81,1Zr1,2B6: а – схема аналізу елементного складу
(нетравлений шліф, див. таблицю); b – мікроструктура після травлення;
1 – фаза Nd2Fe14B; 2 – область з багатою неодимом фазою.
Fig. 2. Backscattered image of Nd11.7Fe81.1Zr1.2B6 alloy: a – scheme of element analysis
(non-etched alloy surface, see Table); b – microphotograph of alloy after etching;
1 – Nd2Fe14B phase; 2 – Nd-rich phase area.
23
Після травлення на мікроструктурі проявляються зерна фази Nd2Fe13,8Zr0,2B
неправильної форми з розмірами від кількох до десятків мікрометрів (рис. 2b).
Багату неодимом фазу витравлено з-поміж зерен феромагнетної фази.
Мікроструктура сплаву Nd16Fe76B8. Литий сплав має традиційну для цього
типу матеріалів морфологію: видовжені неправильної форми зерна феромагнет-
ної фази Nd2Fe14B та примежові виділення – багата неодимом фаза (рис. 3а, b і
таблиця) та фаза Nd1,1Fe4B4 (рис. 3b, c і таблиця). Середні розміри зерен феромаг-
нетної фази по довжині досягають приблизно 50, а по ширині – 10...20 µm.
Рис. 3. Мікроструктура сплаву Nd16Fe76B8:
а – нетравлений шліф; b – травлений;
c – схема аналізу елементного складу
(травлений шліф, див. таблицю);
1 – фаза Nd2Fe14B; 2 – багата неодимом фаза;
3 – фаза Nd1,1Fe4B4.
Fig. 3. Backscattered image of Nd16Fe76B8
alloy: a – non-etched alloy surface;
b – etched; c – scheme of element analysis
(etched surface, see Table); 1 – Nd2Fe14B phase;
2 – Nd-rich phase; 3 – Nd1.1Fe4B4 phase.
Мікроструктура легованого цирконієм сплаву Nd16Fe73,9Zr2,1B8. Легування
цирконієм змінює морфологію сплаву (рис. 4а і b) і, зокрема, призводить до утво-
рення геометричного рисунка на мікроструктурі (рис. 4а). У ньому виявлено дві
області з різною формою зерен феромагнетної фази Nd2(Fe, Zr)14B (рис. 4а і b). В
одній з них зерна є майже правильними видовженими прямокутниками з меншою
стороною ≈ 10 µm і більшою 100 та більше мікрометрів (рис. 4а і c). В іншій
області вони мають неправильну форму з поперечним розміром ≈ 10…15 µm
(рис. 4b і d). В обох випадках межами її виділяється багата неодимом фаза шири-
ною 2…3 µm (рис. 4c і d).
За результатами елементного аналізу, цирконій розподілений у сплаві нерів-
номірно. Зокрема, у багатій неодимом фазі його 1,5...7,4 at.%, а у фазі Nd2(Fe, Zr)14B
− близько до 1 at.% (рис. 4е і таблиця). Чорні виділення межами зерен феромаг-
нетної фази Nd2(Fe, Zr)14B за вмістом елементів близькі до складу (Zr, Nd)Fe2
(рис. 4е і таблиця). В них виявлено 2,5...3 at.% неодиму. Після травлення продов-
гуваті (чотирикутні) зерна феромагнетної фази за формою нагадують видовжені
дендрити з нерівними краями, розділені багатою неодимом фазою (рис. 4f, g і
таблиця).
В області сплаву з зернами неправильної форми після травлення виявлено
здрібнені дендрити феромагнетної фази Nd2(Fe, Zr)14B (рис. 4h і i). За даними
елементного аналізу, між її зернами є багата неодимом фаза, борид Nd1,1Fe4B4 та
фаза, близька за складом до (Zr, Nd)Fe2 (рис. 4i і таблиця).
24
Рис. 4. Мікроструктура сплаву Nd16Fe73,9Zr2,1B8: a–d – нетравлений шліф; e – схема аналізу
елементного складу (див. таблицю); f–i – травлений шліф; g і i – схема аналізу
елементного складу; 1 – фаза Nd2(Fe, Zr)14B; 2 – багата неодимом фаза; 3 – (Zr, Nd)Fe2.
Fig. 4. Micrographs (backscattered mode) of Nd16Fe73,9Zr2,1B8 alloy; а–d – non-etched alloy
surface; e – schema of element analysis (see Table); f–i – surface after etching; g and i – schemes
of element analysis; 1 – Nd2(Fe, Zr)14B phase; 2 – Nd-rich phase; 3 – (Zr, Nd)Fe2 phase.
Обговорення результатів. Внаслідок заміни в сплавах Nd11,7Fe82,3B6 та
Nd16Fe76B8 частини заліза на цирконій міняються їх морфологія та фазовий склад.
Литий сплав Nd11,7Fe82,3B6 складається з трьох фаз: феромагнетної Nd2Fe14B, залі-
за та багатої неодимом фази. Після введення 0,2 at./f.un. цирконію, заліза у ньому
не зафіксували. Є лише невеликі області, де його концентрація дещо вища, ніж у
фазі Nd2Fe14B.
У мікроструктурі сплаву Nd16Fe73,9Zr2,1B8 виявили яскравий геометричний
рисунок, відсутній у сплаві Nd16Fe76B8. Тобто цирконій спричиняє направлений
ріст кристалів під час кристалізації з розплаву. В сплавах Nd11,7Fe81,1Zr1,2B6 і
Nd16Fe73,9Zr2,1B8 цирконій розподіляється нерівномірно, що призводить до утво-
рення фази (Zr, Nd)Fe2, близької за складом до фази Лавеса.
Здрібнення мікроструктури сплавів на основі Nd2Fe14B, легованих цирконі-
єм, експериментально підтверджено, зокрема, після ГДДР [12−14]. Після комбі-
нованого водневого оброблення феромагнетних матеріалів – помелу в водні та
ГДДР – отримують дисперснішу мікроструктуру, ніж після ГДДР. А ще дисперс-
нішу очікують одержати після комбінованого водневого оброблення у легованих
цирконієм сплавах.
У сплаві стехіометричного складу Nd11,7Fe82,3B6 утворюються дві фази:
Nd2Fe14B та залізо, причому виділення заліза крупнокристалічні. Для сплавів з
надлишком заліза (до стехіометричного складу Nd2Fe14B) результат аналогічний.
Тобто мікроструктура литого двофазного сплаву Nd2Fe14B/Fe занадто крупнокри-
сталічна, щоб сформувати в ньому нанокристалічну суміш цих фаз, зокрема, ме-
тодом ГДДР. Внаслідок легування цирконієм взаємодія у системах Nd–Fe–Zr–B
25
та Nd–Fe–B завершується утворенням різних фаз, але залізо у сплаві з цирконієм
не виділяється. Двофазні сплави Nd2(Fe, Zr)14B/Fe варті уваги дослідників наноком-
позитних матеріалів, оскільки тут можна отримати високодисперсну мікрострук-
туру шляхом водневого оброблення через сповільнення росту зерен цирконієм.
ВИСНОВКИ
Встановлено, що легування сплавів на основі Nd2Fe14B невеликою кількістю
цирконію змінює їх мікроструктуру та фазовий склад. У литому сплаві з цирконі-
єм стехіометричного складу Nd2(Fe, Zr)14B виділень заліза немає, що дає підстави
прогнозувати можливість отримання двофазного (Nd2(Fe, Zr)14B/Fe) матеріалу з
високодисперсною мікроструктурою після водневої обробки методом диспропор-
ціонування, рекомбінування. Цирконій спричиняє напрямлену кристалізацію, що
є додатковим чинником формування анізотропії.
РЕЗЮМЕ. Методами сканирующей электронной металлографии и элементного ана-
лиза исследовано влияние легирования цирконием на микроструктуру сплавов
Nd11,7Fe82,3B6 и Nd16Fe76B8. В сплавах без циркония обнаружены фазы Nd2Fe14B, Fe и
богатую на неодим фазу, а в легированных – дополнительно фазу, близкую по составу к
ZrFe2. Выявлено, что легирование цирконием предотвращает выделение железа в сплаве
Nd11,7Fe81,1Zr1,2B6, а в сплаве Nd16Fe73,9Zr2,1B8 приводит к изменению морфологии.
SUMMARY. The influence of alloying with addition of Zr on Nd11.7Fe82.3B6 and Nd16Fe76B8
alloys microstructure was investigated by means of scanning electron microscopy and energy
dispersive X-ray analysis (EDX). Nd2Fe14B, Fe and Nd-rich phases were revealed in alloys
without Zr. Besides these phases ZrFe2 phase was found in Zr-dopped alloys. It was found that
alloying with Zr prevented the appearance of iron phase in Nd11.7Fe81.1Zr1.2B6 alloy. The
morphology of Nd16Fe73.9Zr2.1B8 alloy differed from Nd16Fe76B8 alloy.
1. Goll D. and Kronmuller H. High-performance permanent magnets // Naturwissenschaften. –
2000. – 87. – P. 423–438.
2. Gutfleisch O. Controlling the properties of high energy density permanent magnetic mate-
rials by different processing routes // J. Phys. D: Appl.Phys. – 2000. – 33. – P. R157–R172.
3. Sugimoto S. Current status and recent topics of rare-earth permanent magnets // Ibid. – 2011.
– 44. – P. 1–11.
4. Coehoorn R., de Mooij D. B., and de Waard C. Melt-spun permanent magnet materials con-
taining Fe3B as the main phase // Ibid. – 1989. – 80. – P. 101–104.
5. Kneller E. F. and Hawig R. The exchange-spring magnet: A new material principle for per-
manent magnets // IEEE Trans. Magn. – 1991. – 27. – P. 3588–3600.
6. Liu J. P. Exchange-coupled nanocomposite permanent magnets // Nanoscale Magnetic Ma-
terials and Applications. – New York: Springer, 2009. – P. 309−332.
7. Effect of Dy additions on microstructure and magnetic properties of Fe–Nd–B magnets
/ M. Sagava, S. Fujimura, N. Togawa et al. // J. Appl. Phys. – 1984. – 55. – P. 2083−2092.
8. Skomski R. and Coey J. M. D. Giant energy product in nano-structured two-phase magnets
// J. Physical Rev. – 1993. – 48. – P. 15812−15816.
9. Cannesan N. and Harris I. R. Aspects of NdFeB powders: fundamentals and processing
// Bonded magnets, NATO Science series: 2. Mathematics, Physics and Chemistry / Ed. by
G. C. Haddjipanayis. – 2002. – 118. – P. 13−36.
10. Патент 96810, Україна. H 01 F 1/053; H 01 F 1/055; B 82 B 3/00. Спосіб формування
анізотропної дрібнозернистої структури порошків сплавів системи Sm−Co воднево-
вакуумним термічним оброблянням / І. І. Булик, В. В. Панасюк, А. М. Тростянчин.
– Опубл. 12.12.2011; Бюл. № 23.
11. Патент 96811, Україна. H 01 F 1/053; H 01 F 1/055; B 82 B 3/00. Спосіб формування
анізотропної дрібнозеренної структури порошків сплавів системи Sm–Co помелом їх у
водні / І. І. Булик, В. В. Панасюк, А. М. Тростянчин. – Опубл. 12.12.2011; Бюл. № 23.
12. Coercivity variations with Pr- and Zr-substituted NdDyFeB-based HDDR powders
/ P. J. McGuiness, S. Kobe, I. Skulj et al. // JMMM. – 2001. – 237. – P. 267–275.
13. NdDyFeBZr high-coercivity powders prepared by intensive milling and the HDDR process
/ A. Bollero, B. Gebel, O. Gutfleisch et al. // JAllCom. – 2001. – 315. – P. 243–250.
14. A comparison of the micromagnetic and microstructural properties of four NdFeB-type
materials processed by the HDDR route / P. Thompson, O. Gutfleisch, J. N. Chapman,
I. R. Harris // JMMM. – 1999. – 202. – P. 53–61.
Одержано 15.05.2014
|