ИСТИНА

Проект направлен на решение проблемы применения аддитивных лазерных методов для создания постоянных магнитов с заданным набором свойств и заданной формой для использования их в различных областях науки и техники. При решении данной научной проблемы коллектив проекта сосредоточится на определении особенностей формирования микроструктуры и гистерезисных магнитных свойств постоянных магнитов из материалов типа Nd-Fe-B, полученных с помощью аддитивных технологий, а именно методом селективного лазерного сплавления/спекания. Кроме того, будет изучено влияние различных методов постобработки и сочетание режимов термообработки, метода инфильтрации и механической обработки с целью дополнительного воздействия на микроструктуру напечатанного материала и дальнейшего усиления высококоэрцитивного состояния.

The project is aimed at solving the problem of using additive laser methods to create permanent magnets with a given set of properties and shape for their use in various fields of science and technology. The project team will focus on determining the features of the formation of the microstructure and hysteresis magnetic properties of permanent magnets from materials of the Nd-Fe-B type, obtained using additive technologies, namely, by the method of selective laser melting / sintering. In addition, the influence of various post-processing methods and the combination of heat treatment modes, infiltration method and mechanical processing will be studied in order to further impact on the microstructure of the printed material and further enhance the coercivity.

Ожидается, что проведение запланированных исследований позволит получить следующие научные результаты: Подбор оптимальной морфологии исходного порошкового материала на основе системы Nd-Fe-B для проведения процедуры селективного лазерного сплавления на 3D-принтере Additive Solutions D50. Установление влияния морфологии исходного порошкового материала на основе системы Nd-Fe-B на процесс селективного лазерного сплавления и микроструктуру синтезированных образцов. Определение области параметров процесса селективного лазерного сплавления, обеспечивающей стабильный процесс печати объемных образцов с прогнозируемой концентрацией и морфологией дефектов, обеспечение повторяемости результатов. Определение влияния варьирования отдельных параметров процесса сплавления в рамках определенной на предыдущем этапе области на относительную плотность напечатанного материала, на характер и количество дефектов напечатанных образцов, особенности формирования структуры и фазового состава. Измерение гистерезисных магнитных свойств образцов, напечатанных по разным режимам в рамках оптимальной области параметров. Установление тенденций формирования магнитных свойств в зависимости от режимов синтеза и особенностей микроструктуры.

Руководитель проекта к.ф.-м.н. Пелевин И.А. совместно с основными исполнителями д.ф.-м.н. Терёшиной И.С. и к.ф.-м.н. Чжан В.Б. в рамках одной научной группы имеют большой опыт научных исследований в области магнитных материалов, в частности, материалов системы Nd-Fe-B. Были проведены исследования особенностей синтеза редкоземельных интерметаллических соединений разного состава (в том числе типа R-Fe-B, где R – редкоземельный металл) и в различном структурном состоянии (моно-, поли-, нанокристаллическом); подробно изучены их магнитные свойства в широкой области температур в зависимости от морфологии микроструктуры. С помощью авторской методики измерения магнитных свойств в сверхсильных импульсных магнитных полях величиной до 60 Тл, получены новые данные по поведению магнитных моментов редкоземельной и железной подрешеток ферримагнитных соединений. Исследовано влияние гидрирования и азотирования редкоземельных интерметаллидов на фундаментальные и гистерезисные магнитные свойства, установлены закономерности различных магнитных свойств в зависимости от концентрации атомов внедрения, а также их влияние на параметры кристаллической решетки и параметры межподрешеточного обменного взаимодействия и магнитокристаллическую анизотропию. Было изучено влияние различных обработок, таких как быстрая закалка расплава и интенсивная пластическая деформация, на микроструктуру редкозельных интерметаллидов системы R-Fe-B и их магнитные гистерезисные свойства. Участниками коллектива данного проекта накоплен большой опыт в проведении широкого спектра экспериментальных работ по синтезу магнитотвердых материалов и сплавов, изучению их структуры и различных магнитных свойств. У коллектива имеется понимание особенностей формирования структуры изучаемых соединений системы Nd-Fe-B при различных режимах спекания и термообработок, а также механизмов формирования высококоэрцитивного состояния в зависимости от структуры материала и его фазового состояния.

Будет проведено исследование формирования микроструктуры магнитотвердых редкоземельных интерметаллических материалов системы Nd-Fe-B в результате послойной 3D-печати методом SLM по различным режимам. В результате процедуры поиска и оптимизации параметров SLM применительно к исследуемым материалам будет определена область параметров, обеспечивающих стабильную печать объемных образцов с заданной морфологией микроструктуры, обеспечивающей высококоэрцитивное состояние. Будет проведено исследование влияния варьирования отдельных параметров синтеза в пределах оптимальной области на микроструктуру и структурно чувствительные магнитные гистерезисные свойства напечатанных образцов, в результате которого будут определены наиболее оптимальные режимы печати, обеспечивающие высококоэрцитивное состояние материала с высокими значениями максимального энергетического произведения (BH)max. Кроме того, будет изучено воздействие различных методов последующих обработок (термообработка, инфильтрация, механическое воздействие) на структурно-фазовое состояние и магнитные гистерезисные свойства напечатанных образцов с целью дальнейшего увеличения магнитных свойств, прежде всего, коэрцитивной силы. Будут сформулированы рекомендации и оптимальные режимы для новой технологической процедуры 3D-печати высокоэнергоемких постоянных магнитов на основе системы Nd-Fe-B методом SLM, что в перспективе позволит совершить технологический скачок в развитии производства постоянных магнитов сложной формы, значительно расширяя сферу их возможного применения в технике.