способ получения горячекатаной полосы из магнитных сплавов на основе интерметаллических соединений, содержащих редкоземельные элементы

Формула изобретения

Способ получения горячекатаной полосы из магнитных сплавов на основе интерметаллических соединений, содержащих редкоземельные элементы, включающий прокатку при температуре рекристаллизации заготовки, помещенной в стальную заполненную аргоном герметичную оболочку, и удаление оболочки, отличающийся тем, что заготовку перед помещением в оболочку заворачивают по периметру в медную или никелевую фольгу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к производству тонкой горячекатанной полосы из сплавов на основе интерметаллических соединений, содержащих редкоземельные элементы (РЗЭ).

Постоянные магниты на основе интерметалличесних соединений изготавливаются по широко известной металлокерамической технологии, включающей выплавку, тонкодисперсный помол литого сплава, сушку порошка, прессование в магнитном поле, высокотемпературное спекание и шлифовку спеченного полуфабриката [1]

Производство магнитов по такой технологии является дорогостоящим и трудоемким процессом, особенно применительно к условиям массового производства, когда потребности достигают миллионов штук в год, например, при изготовлении роторов электродвигателей в виде тонких дисков. Кроме того, такое производство нетехнологично вследствие разрушения магнитов при выпрессовке или образования трещин и короблений при спекании.

В последнее время предложена новая технология получения тонкой горячекатанной полосы из соединений, содержащих РЗЭ [2]

Известен способ получения горячекатанной полосы из сплавов, содержащих РЗЭ, [3] взятый за прототип и заключающийся в том, что горячая прокатка таких сплавов (температура прокатки 950^oС), проводится в стальной оболочке прямоугольного сечения, заполненной аргоном.

Недостатком способа является то, что в процессе горячей прокатки химическое взаимодействие деформируемого сплава с материалом оболочки приводит к свариванию их поверхностей. Такое сваривание (залипание) ведет к большим трудностям при последующем удалении оболочки и освобождении готовой полосы. После удаления оболочки поверхность прокатанной полосы становится дефектной (углубления, трещины, нарушение оплошности металла) и, таким образом, нуждается в дополнительной обработке. Чтобы избежать повреждения полосы, верхнюю и нижнюю поверхность стальной оболочки приходится либо сошлифовывать, либо вырезать вместе с образцами электроэрозионным способом, что не всегда приемлемо.

Целью изобретения является упрощение технологии вскрытия оболочки, улучшение качества поверхности готового проката, и удешевление стоимости магнитов.

Поставленная цель достигается тем, что заготовку из сплава перед помещением в стальную оболочку заворачивают по периметру в медную или никелевую фольгу.

Сущность изобретения заключается в следующем. Залипание редкоземельного сплава к оболочке, в которой осуществляют прокатку, связано с тем, что при нагреве в сплаве образуется жидкофазная структурная составляющая, обогащенная РЗЭ. Именно наличие этой фазы обуславливает возможность осуществления процесса деформации хрупкого по своей природе интерметаллического соединения. Вместе с тем обогащенная РЗЭ жидкая фаза, обладающая сильной реакционной способностью при повышенных температурах, приводит к свариванию поверхностей сплава и стальной оболочки, находящихся в плотном контакте под действием валков.

В предлагаемом способе прокатки для исключения прямого контакта между прокатываемым сплавом и стальной оболочкой используется медная или никелевая фольга, в которую заворачивается слиток перед помещением в оболочку. В процессе прокатки фольга, обладающая высокой пластичностью, обволакивает заготовку, предохраняя ее от взаимодействия с внутренней поверхностью стальной оболочки. Удаление стальной оболочки осуществляется разрезкой или сошлифовкой небольшого объема ее боковой поверхности, после чего оболочка легко отделяется от полосы сплава.

Следует отметить, что попытки применения известных смазок, используемых при горячей прокатке, не позволили исключить эффекта залипания. Смазки при высокой температуре реагируют с жидкой редкоземельной фазой и теряют свои функциональные свойства.

Пример осуществления. В качестве заготовок для осуществления горячей прокатки использовались сплавы, содержащие РЗЭ, (известные сплавы для производства постоянных магнитов) состава 40 Рr; 0,76 В; 1,5 Сu (вес.); остальное железо. Поперечное сечение выплавленных заготовок 14х20 мм² (длина 90 мм) близко по размерам к внутреннему сечению стальной оболочки, в которой осуществляется прокатка. Литая заготовка заворачивалась по периметру в фольгу (см. фиг. 1) и помещалась в стальную оболочку, один из концов которой был предварительно обжат на прессе. После помещения в оболочку заготовки, упакованной в фольгу, оболочка заполнялась аргоном и обжимался второй ее конец.

Для проведения эксперимента использовалась фольга из различных металлов, температура плавления которых выше температуры прокатки, и обладающих пластичностью в области этой температуры. К таким металлам можно отнести: медь (Cu), никель (Ni), тантал (Та), ниобий (NB), титан (Ti), вольфрам (W), молибден (Mо). Прокатка осуществлялась при температуре 950^oС на стане "дуо" в плоскопараллельных валках за два пропуска с деформацией по 50 (суммарное обжатие приблизительно 75%) по схеме: 14 мм __ 7 мм __ 3,5 мм..

Критерием оценки пригодности материала фольги, используемой в качестве внутренней оболочки при прокатке, служило отсутствие нарушений сплошности фольги и отсутствие сваривания (залипания) прокатываемого сплава к стальной оболочке. Нарушение оплошности фольги влечет за собой приваривание заготовки к стальной трубе и ухудшение качества поверхности горячекатанной полосы и, следовательно, является нежелательным.

Вскрытие стальной оболочки проводилось путем срезания ее боковой поверхности на наждаке или на фрезерном станке. Результаты испытаний предлагаемого способа получения горячекатаной полосы из сплава, содержащего РЗЭ, приведены в таблице 1.

Для сравнения горячая прокатка проведена по известному способу-прототипу без заворачивания заготовки в фольгу (п. 7). Из таблицы следует, что качественный прокат без залипания с облегченными условиями удаления стальной оболочки можно получить при способе прокатки, когда заготовка перед помещением в оболочку была завернута по периметру в медную или никелевую фольгу.

Таким образом, предлагаемый способ получения горячекатанной полосы из магнитных сплавов, содержащих редкоземельные элементы благодаря своим новым признакам, а именно заворачивание заготовки в медную или никелевую фольгу перед помещением в стальную оболочку для прокатки обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества:

существенное упрощение удаления стальной оболочки с горячекатанной полосы, что сокращает время и удешевляет технологический процесс;

существенное улучшение качества поверхности горячекатанной полосы, что делает ненужной ее дальнейшую обработку и повышает выход годного готового продукта.