Благодаря оснащенности НИЛ ПМ технологическим, измерительным и исследовательским оборудованием, необходимым для получения, исследования и аттестации магнитотвердых сплавов и постоянных магнитов, в лаборатории могут быть выполнены следующие работы:
  • получение образцов литых кристаллических, быстрозакаленных (аморфных и микрокристаллических) и пленочных магнитных сплавов в вакууме или в защитной атмосфере;
  • получение образцов спеченных редкоземельных постоянных магнитов на основе систем Nd-Fe-B и Sm-Co и литых магнитов системы Fe-Co-Cr,
  • аттестация магнитных свойств магнитотвердых сплавов и постоянных магнитов (гистерезисные магнитные характеристики: статочная индукции Br, магнитная энергия (BH)max, коэрцитивная сила по индукции вHc, коэрцитивная сила по намагниченности iHc, температура Кюри Тс, температурные коэффициенты индукции и коэрцитивной силы) с использованием установок для измерения магнитных свойств (гистерезисграфы и вибромагнетометры) с максимальными намагничивающими полями до 25 кЭ и импульсным намагничиванием в поле до 100 кЭ;    
  • проведение аналитического контроля химического состава шихтовых компонентов, литых сплавов, порошков и редкоземельных постоянных магнитов на основе систем Nd-Fe-B Sm-Co, легированных добавками (кобальт, диспрозий, тербий алюминий, титан и др.) и содержащих другие редкоземельные элементы, металлические и газообразующие примеси, с использованием плазменного эмиссионно-спектрального метода;
  • проведение рентгеноструктурного анализа (фазовый состав, кристаллическая структура фаз, параметры кристаллической решетки) магнитотвердых материалов на дифрактометре ДРОН-3МУ с компьютерной обработкой дифракционного спектра и результатов измерений;

Связь лаборатории с учебным процессом

На оборудовании НИЛ ПМ под руководством сотрудников лаборатории и преподавателей института студенты кафедры физического материаловедения проходят ознакомительную, инженерную и преддипломную практики, выполняют курсовые научно-исследовательские и дипломные работы. Большая часть этих работ выполняется по научно-исследовательской тематике лаборатории, а результаты этих исследований представляются в виде научных статей, научно-технических отчетов, докладываются на студенческих конкурсах, отечественных и международных конференциях, симпозиумах и т.д.

Материально-техническая оснащенность лаборатории ПМ

В настоящее время лаборатория ПМ имеет широкий набор технологического, измерительного и исследовательского оборудования, необходимого для получения, исследования и аттестации магнитотвердых сплавов и постоянных магнитов всех типов.

а) технологическое оборудование:
  • индукционная вакуумная плавильная печь «ACEC» (вес слитка – 1 кг),
  • установка для получения в вакууме быстрозакаленных сплавов методом инжектирования на медный барабан (вес образцов – до 50 г),
  • оборудование для измельчения (планетарная и шаровая вибро-мельницы), прессования (гидравлические прессы с усилием 10 - 60 т) и спекания (вакуумные печи типа СНВ, СШВЛ) редкоземельных магнитов,
  • установка для проведения термомагнитной обработки магнитов,
 б) измерительное оборудование:
  • вибромагнетометр «Меридиан-2» для измерения магнитных свойств и проведения термомагнитного анализа магнитных материалов (максимальное намагничивающее поле - 25 кЭ, интервал рабочих температур -40 + 600оС),
  • гистерезисграф «УИФИ» для измерения магнитных свойств высококоэрцитивных постоянных магнитов в режиме медленно меняющегося поля (максимальное намагничивающее поле - 25 кЭ),
  • установка «Мишень» для намагничивания магнитотвердых материалов в импульсном магнитном поле (максимальное амплитуда поля – 100 кЭ),
  • микроволновый плазменный спектроанализатор для проведения качественного и количественного анализа химического состава магнитных материалов (точность определения содержания компонентов - 1 %),
  • рентгеновский дифрактометр ДРОН-3МУ с компьютерным управлением и обработкой дифракционного спектра и результатов измерений (фазовый состав, кристаллическая структура фаз, параметры кристаллической решетки);
  • электронный просвечивающий микроскоп «Тесла-540» с комплектом оборудования для изготовления тонких фольг,
  • оптические микроскопы ММР-2 и «Неофот», снабженный приставкой для наблюдения доменной структуры сплавов и магнитов с помощью эффекта Керра, микроскоп Схема-2 с приставкой для определения линейных характеристик микроструктуры,
  • прибор для измерения микротвердости сплавов «ПМТ-2»,
  • программное обеспечение для проведения анализа рентгеновских дифракционных спектров, обработки оптических спектров, расчетов и моделирования на ЭВМ процессов перемагничивания магнитных материалов, расчетов магнитных систем на базе постоянных магнитов.  

Оригинальные методики исследования и оборудование

Для проведения исследований структурных и фазовых превращений в сплавах и магнитах в процессе различных термических обработок сотрудниками лаборатории сконструирована и широко используется на практике установка, позволяющая проводить термические обработки редкоземельных сплавов и магнитов в вакууме, в широком интервале температур (от 20 до 1100оС) и при высоких скоростях нагрева и охлаждения (закалка в жидкость) испытуемых образцов.

Разработана оригинальная установка для измерения на постоянных магнитах эффекта «термического намагничивания», впервые обнаруженного и описанного сотрудниками лаборатории в 1976 г. Этот эффект позволяет проводить оценку микроструктурных особенностей и параметров магнитостатического и обменного магнитного взаимодействия между микрообъемами образца магнита.

Сотрудниками лаборатории разработана приставка к оптическому микроскопу «НЕОФОТ», позволяющая проводить исследование доменной структуры методом Керра в сплавах на основе РЗМ как при комнатной температуре, так и в процессе цикла нагрев-охлаждение в достаточно широком температурном интервале (+20 – +200оС).

Применительно к сплавам системы Fe-Cо-Cr в лаборатории разработаны оригинальная методика определения ориентировки зерен в структуре магнитов по ямкам травления, а также методика измерения точек Кюри ферромагнитных фаз по температурным зависимостям намагниченности насыщения сплава или магнита.

Маркетинг услуг и оборудования, предлагаемых НИЛ ПМ

1. Внедрение на предприятиях-производителях постоянных магнитов новых сплавов и технологии производства высокоэнергетических магнитов на основе системы Nd-Fe-B, разработанных в лаборатории ПМ (Патент № 2174261Б-ПР от 26.12.2000 г. на сплавы и технологию)

Новая технология позволяет производить высокоэнергетические постоянные магниты на основе сплавов (Nd, Dy)-Fe-Co-Al с высокой коэрцитивной силой и температурной стабильностью магнитных свойств, необходимые для электродвигателей и генераторов на постоянных магнитах (остаточная индукция Br = 1,1 – 1,45 Тл, коэрцитивная сила Hci = 800 – 240 кА/м, максимальная магнитная энергия (BH)max = 235 – 415 кДж/м3, температура Кюри Tс = 100 – 200 оС).
Кривые размагничивания спечённых постоянных магнитов на основе сплавов системы Nd-Fe-B для различных применений

2. Внедрение опытно-промышленной технологии получения напыленных магнитных систем и индивидуальных пленочных магнитов толщиной до 100 мкм с перепендикулярной магнитной анизотропией на основе соединения Nd2Fe14B, обладающих высокими магнитными гистерезисными характеристиками (Вr = 1,0 - 1,35 Тл, cНi = 1500 - 2500 кА/м, (ВН)макс=300 - 350 кДж/м3). Легирование сплавов кобальтом, тербием и/или диспрозием позволяет значительно повысить температуру Кюри и улучшить температурные коэффициенты остаточной индукции и коэрцитивной силы.

3. Внедрение технологий производства деформируемых постоянных магнитов на основе сплавов системы Fe-Co-Cr, разработанных в лаборатории ПМ, с пониженным содержанием кобальта и хрома (Авт. свидетельства NN 1547324, 1779061, 48600090, 4855572/02) и с уровнем магнитных свойств, не уступающим зарубежным аналогам (Вr = 1,3 - 1,4 Тл, cНi = 45 - 47 кА/м, (ВН)макс=45 - 48 кДж/м3).

4. Изготовление различных сплавов в виде некрупных слитков (вес до 1 кг), быстрозакаленных порошков и в виде пленочных фрагментов.

5. Изготовление образцов спеченных редкоземельных постоянных магнитов на основе систем Nd-Fe-B и Sm-Co и литых деформируемых магнитов из сплавов системы Fe-Co-Cr с заданным уровнем магнитных свойств.

6. Аттестация магнитных свойств сплавов и постоянных магнитов (гистерезисные магнитные характеристики: остаточная индукции Br, магнитная энергия (BH)max, коэрцитивная сила по индукции вHc, коэрцитивная сила по намагниченности iHc, температура Кюри Тс, температурные коэффициенты индукции и коэрцитивной силы)

7. Определение химического состава шихтовых компонентов, литых сплавов, порошков и редкоземельных постоянных магнитов.

8. Проведение рентгеноструктурного анализа (фазовый состав, кристаллическая структура фаз, параметры кристаллической решетки) магнитотвердых материалов с компьютерной обработкой дифракционного спектра и результатов измерений;

9. Расчет магнитных систем и специальных приспособлений для намагничивания постоянных магнитов со сложной конфигурацией полюсов.