УДК 515.258.1
Разработка высокоэнергоемких постоянных магнитов с повышенной температурной стабильностью на основе редкоземельных наноструктурированных сплавов
Руководитель: к. ф.-м. н., доц.
Тверской государственный университет
Физико-технический факультет
Кафедра магнетизма
Соответствие запланированных и фактических результатов исследования
В ходе проведение НИОКР за первый год реализации проекта был разработан и создан вибрационный магнетометр с температурной приставкой, позволяющий проводить измерения основных магнитных характеристик в полях до 25кЭ и в интервале температур от 200С до 5000С. Часть работ была направлена на поиск материалов, отличающихся повышенной температурной стабильностью коэрцитивной силы. В результате исследований были синтезированы сплавы на основе соединения (Sm, Zr)(CoCuFe)7, так же был подобран режим термических обработок для формирования высококоэрцитивного состояния в образцах. Определен оптимальный химических состав (Sm0.85Zr0.15)(Co0.82Cu0.09Fe0.09)5.91 , который обладает высокой термостабильностью =0.05%/0C. Требования технического задания и календарного плана НИОКР выполнены полностью, цель работы достигнута.
План на 2 год участия в программе.
На второй год реализации проекта запланирован поиск оптимального состава и режима термических обработок для получения материала на основе наноструктурированных сплавов с частичных замещением самария тяжелыми редкоземельными элементами с высокой температурной стабильностью намагниченности.
1-й этап: синтез и комплексные исследования основных магнитных характеристик материалов с частичным замещением самария на гадолинием.
2-й этап: легирование тяжелыми редкоземельными элементами синтезированных ранее материалов; комплексные исследования основных магнитных характеристик.
3-й этап: поиск оптимальных режимов термообработок для получения повешенной термостабильности намагниченности; отработка технологии производства постоянных магнитов на основе найденных составов.
4-й этап: патентные исследования; разработка рекомендаций по внедрению результатов НИОКР в реальный сектор экономики.
Оценка рынка и конкурентов.
С момента открытия в 1983 году магнитов на основе Nd2Fe14B их производство выросло до 80-100 тыс. тонн в год. Постоянные магниты данного типа используются в конструкции звуковых катушек, электрических приводов
и двигателей, используются в жестких дисках. На этот материал в настоящее время приходится более половины (9 млрд. долл. США) мирового рынка постоянных магнитов. До 40% приходится на гексагональные ферриты. Доля рынка других типов магнитов (AlNiCo, Sm-Co, CoPt) составляет менее 10% от общего объема.
В отличие от магнитов NdFeB, производство магнитов типа Sm-Co5
и Sm2(Co, Me)17 (КС37 и КС25ДЦ) в течение последнего десятилетия имело значительный спад. Только в последние три года начал восстанавливаться спрос на эти магниты, как для изделий спецтехники, так и других, где имеют место повышенные температуры эксплуатации. Но объемы выпуска этого класса магнитов далеки от начала 90-х годов. Выпуск этого класса магнитов сосредоточен, в основном, на крупных предприятиях. А разработчики новых изделий предпочитают магниты NdFeB, которые ниже по цене, выше по свойствам
и практически сравнялись по условиям эксплуатации с Sm-Co магнитами.
Выбор потенциального потребителя.
Основными потребителями постоянных магнитов являются ведущие отрасли промышленности, использующие современные наукоемкие технологии:
1. Электроника и связь, где постоянные магниты применяются, например, в акустических преобразователях, магнитные гироскопы применяются в современных мобильных телефонных устройствах и планшетниках для определения ориентации изображения.
2. Электротехника. Магниты являются важным конструкционным элементом двигателей, генераторов и электродинамических преобразователей.
3. Нефтяная и газовая промышленность – это магнитные депарафинизаторы нефти, магнитные системы для автономных диагностических комплексов газо - и нефтепроводов, скважные центробежные и винтовые нефтяные насосы и др.
4. Энергетика и коммунальное хозяйство также являются потребителями постоянных магнитов, которые применяются, например, в насосах для перекачки ядовитых и пожаровзрывоопасных жидкостей, магнитных фильтрах, магнитных системах обработки воды водогрейных котлов, трубопроводов, счетчики электроэнергии воды и тепла.
5. Автомобилестроение. Здесь постоянные магниты имеют более 100 точек приложения и применяются, например, в электроусилителе руля, стеклоподъемниках и так далее
6. Горнодобывающая, химическая, пищевая промышленности применяют высокоградиентные магнитные сепараторы.
Наличие заинтересованных организаций
(г. Владимир), » (г. Москва),
Защита интеллектуальной собственности
На кафедре получены уникальные постоянные магниты с повышенной температурной стабильностью магнитной индукции, магниты с радиальной магнитной текстурой.
На ряде предприятий внедрены в производство технологии получения постоянных магнитов на основе сплавов SmCo5 с (ВН)max до 20 МГс×Э, многокомпонентных сплавов Sm-Zr-Co-Cu-Fe с (ВН)max до 33 МГс×Э, сплавов Sm-ТРЗМ-Zr-Co-Cu-Fe с нулевыми температурными коэффициентами индукции и (ВН)max более 20 МГс×Э, сплавов типа Nd-Fe-B с (ВН)max более 40 МГс×Э.
