Особенности формирования микроструктуры и магнитных гистерезисных свойств постоянных магнитов на основе Nd-Fe-B, полученных методом селективного лазерного сплавления

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-79-10239

НазваниеОсобенности формирования микроструктуры и магнитных гистерезисных свойств постоянных магнитов на основе Nd-Fe-B, полученных методом селективного лазерного сплавления

Руководитель Лянге Мария Викторовна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСИС" , г Москва

Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-703 - Перспективные технологические процессы микро- и наноэлектроники

Ключевые слова магнитотвердые материалы, постоянные магниты, аддитивные технологии, 3D-печать, селективное лазерное сплавление

Код ГРНТИ45.09.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Аддитивные технологии являются передовыми цифровыми производственными технологиями и в настоящее время развиваются лавинообразно, находя свое применение в самых разных сферах производства. Особое внимание ученых, технологов и инженеров уделяется методам 3D-печати металлов. Основные методы такой печати – селективное лазерное сплавление (selective laser melting/laser power bed fusion - SLM/LPBF) и прямое нанесение металлов (direct metal deposition - DMD) – открывают новые горизонты в проектировании и дизайне металлических деталей, так как позволяют изготавливать образцы практически любой формы, затрачивая на проектирование гораздо меньше времени по сравнению с такими традиционными субтрактивными технологиями как, например, литье или фрезерование, требующие дополнительного производства изложниц, литейных форм, фрез, станков и т.д. Применение такого современного метода, как селективное лазерное сплавление для функциональных материалов, например, для магнитотвердых материалов, пока находится на начальном этапе развития и требует большого объема предварительных детальных научных исследований. Основным магнитотвердым материалом для постоянных магнитов, обладающий рекордными гистерезисными магнитными свойствами, является система Nd-Fe-B. Промышленное производство таких магнитов представляет собой большое число сложных технологических процессов и имеет ряд существенных ограничений. Одним из основных ограничений является невозможность производства магнитов сложной формы, что значительно сужает применимость магнитотвердого материала с рекордными магнитными свойствами в технике. Решение технологической задачи получения высококоэрцитивных магнитов из порошков аддитивными методами позволит совершить качественный скачок в развитии методов производства постоянных магнитов. Метод селективного лазерного сплавления является перспективным в свете применения его для 3D-печати магнитотвердых материалов системы Nd-Fe-B и позволит преодолеть существующие технологические ограничения по возможным формам постоянных магнитов. Однако такие применение метода требует детальной научной проработки процесса формирования макро- и микроструктуры напечатанного материала, так как гистерезисные магнитные свойства являются структурно зависимыми свойствами. В случае печати магнитотвердого материала на основе Nd2Fe14B будет определено влияние параметров сплавления (мощность лазера, скорость сканирования, толщина слоя порошка и другие) на размер зерен основной фазы, их ориентации относительно друг друга, наличие или отсутствие текстуры в образце, дефектность материала и т.д. Также крайне важным аспектом является структура по границам зерен основной магнитотвердой фазы Nd2Fe14B. Поэтому установление взаимосвязи структуры напечатанного материала и его магнитных свойств является важной научной задачей, над решением которой мировое научное сообщество только начинает работать, что обуславливает актуальность и научную новизну данного проекта. Таким образом, данный проект направлен на развитие физико-химических принципов и технологических основ формирования оптимального структурно-фазового состояния высокоэнергетичных магнитотвердых материалов на основе интерметаллических соединений на основе Nd-Fe-B.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Каминская Т.П., Пелевин И.А., Пауков М.А., Терешина И.С. Atomic-force microscopy: Application to investigation of surface morphology of R2Fe14B functional materials International Conference “Functional Materials” ICFM-2021 BOOK OF ABSTRACTS, С. 81-82 (год публикации - 2021)

2. Пелевин И.А., Ожерелков Д.Ю., Каминская Т.П., Терешина И.С. Surface Morphology Investigations of Nanocrystalline R2Fe14B (R = Y, Nd, Gd, Er) by Atomic Force Microscopy Materials Research Proceedings, Vol. 21, pp 81-87, 2022 (год публикации - 2022)
10.21741/9781644901755-15

3. Пелевин И.А., Терешина И.С., Ожерелков Д.Ю., Чжан В.Б., Шинкарёв А.С., Зотов Б.О., Терёхин Е.А. ПРИМЕНЕНИЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙДЛЯ 3D-ПЕЧАТИ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ Nd2Fe14B Тезисы XXIII Международной конференции по постоянным магнитам. Россия, Суздаль, 27-30 сентября 2022, с. 96-97 (год публикации - 2022)

4. Пелевин И.А., Терёхин Е.А., Терёшина И.С., Карпенков Д.Ю., Бочканов Ф.Ю., Чернышихин С.В., Наливайко А.Ю., Громов А.А. New Scanning Strategy Approach for Laser Powder Bed Fusion of Nd-Fe-B Hard Magnetic Material Metals, 2023, 13, 1084. (год публикации - 2023)
10.3390/met13061084

5. Ирина Терёшина, Владислав Давыдов, Татьяна Каминская, Иван Пелевин A Study of R2T14B (R=Y, Nd, Gd, Ho, T=Fe, Co) Hard Magnetic Materials via Magnetometry and Atomic Force Microscopy Nano, Vol. 18, No. 10, 2350074 (2023) (год публикации - 2023)
10.1142/S1793292023500741

6. Пелевин И.А., Лянге М.В., Чернышихин С.В., Терёшина И.С., Громов А.А. Laser powder bed fusion of Nd-Fe-B-based permanent magnets: advantages and perspectives Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2024)

7. И.А. Пелевин, М.В. Лянге, Е. А. Терехин, И.С. Терешина, Н.Ю. Панкратов, Д.Ю. Карпенков, Ф.Ю. Бочканов, В.Л. Куриченко, С.В. Чернышихин, А.А. Громов Laser powder bed fusion of Nd2Fe14B+Nd70Cu30 hard magnetic material using double exposure scanning strategy Solid State Sciences, 154, 107608 (год публикации - 2024)
10.1016/j.solidstatesciences.2024.107608

8. Пелевин И.А., Ожерелков Д.Ю., Чернышихин С.В., Наливайко А.Ю., Громов А.А., Чжан В.Б., Терёхин Е.А., Терёшина И.С. Selective laser melting of Nd-Fe-B: Single track study Materials Letters, Volume 315, p. 131947 (год публикации - 2022)
10.1016/j.matlet.2022.131947

9. И.С. Терёшина, Г.А. Политова, Т.П. Каминская, В.В. Попов, Д.В. Гундеров, А.В. Филимонов, И.А. Пелевин Features of the nanostructure formation in the Nd-Pr-Fe-B-system alloys: a study by AFM and MFM St. Petersburg State Polytechnical University Journal: Physics and Mathematics, Vol. 15, No. 2, 34-45. (год публикации - 2022)
10.18721/JPM.15204

Публикации