Физика и технологии создания высокоэнергоемких постоянных магнитов и сложных магнитных систем методами аддитивного производства

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 21-72-10104

НазваниеФизика и технологии создания высокоэнергоемких постоянных магнитов и сложных магнитных систем методами аддитивного производства

Руководитель Волегов Алексей Сергеевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" , Свердловская обл

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 02 - Физика и науки о космосе; 02-204 - Нано- и микроструктуры

Ключевые слова аддитивные технологии, постоянный магнит, селективное лазерное плавление, инфильтрация, магнитная система, Nd2Fe14B

Код ГРНТИ29.19.41

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Потребность промышленности в постоянных магнитах ежегодно возрастает на 10-20%. Постоянные магниты системы Nd-Fe-B являются наиболее востребованными при производстве высокотехнологичных устройств. Существующие методы производства постоянных магнитов позволяют получать либо магниты простых форм с высоким значением максимального энергетического произведения ((BH)max до 56 МГсЭ), либо магниты сложных форм с небольшим (BH)max до 10 МГсЭ. Развитие аддитивных технологий, уже нашедших широкое применение в медицине, фармакологии, строительстве и машиностроении, во многом связано с постоянным развитием требований, предъявляемых к различным устройствам, биосовместимым изделиям и др. Повышение сложности геометрии изготавливаемых изделий, приводит к необходимости применения аддитивных технологий вместо субтрактивных и консервативных. Неоспоримым преимуществом аддитивных технологий является практически полное отсутствие отходов производства, поскольку незадействованный в процессе печати материал заново используется в процессе печати. Основной особенностью аддитивных технологий является возможность локального варьирования химического состава и микроструктуры образца, что открывает широкие возможности создания объектов с набором макроскопических свойств, который не может быть получен другими методами производства. Возможно получение так называемых 4d- и 5d-объектов, форма которых может целенаправленно изменяться под внешним воздействием. Применение 3D-печати для изготовления постоянных магнитов находится в зачаточном состоянии, но в течение нескольких ближайших лет будет использоваться при производстве миниатюрных постоянных магнитов, которые проблематично изготавливать традиционными методами. Настоящий проект направлен на разработку физических подходов для технологии 3d-печати постоянных магнитов методом селективного лазерного плавления, что будет включать в себя исследование физических процессов, протекающих во время печати, и определение ключевых параметров, влияющих на магнитные гистерезисные свойства изготавливаемых магнитов и магнитных систем. При создании такой технологии снимутся ограничения на форму готового изделия и распределения магнитного потока в нем. Станет возможным локальное варьирование магнитных свойств. Исследование влияния состава и толщины парамагнитной прослойки в получаемых методом 3D-печати магнитов на их гистерезисные магнитные свойства позволит установить, как сильно снижается межзеренное обменное взаимодействие в промышленно выпускаемых постоянных магнитах и предложить способы увеличения коэрцитивной силы в них. Реализация проекта позволит России оказаться в технологических лидерах по внедрению аддитивных технологий в процесс изготовления постоянных магнитов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Василенко Д.Ю., Шитов А.В., Попов А.Г., Гавико В.С., Братушев Д.Ю., Подкорытов К.И., Головня О.А. Магнитные гистерезисные свойства и микроструктура высококоэрцитивных магнитов (Nd,Dy)–Fe–B с концентрацией Dy до 10 вес. % и низким содержанием кислорода Физика металлов и металловедение, №2, т. 123, с. 1-11 (год публикации - 2022)
10.31857/S0015323022020103

2. Мальцева В.Е., Андреев С.В., Незнахин Д.С., Уржумцев А.Н., Селезнева Н.В., Волегов А.С. The Magnetic Properties of a NdFeB Permanent Magnets Prepared by Selective Laser Sintering Физика металлов и металловедение, 2022, Vol. 123, No. 8, pp. 740–745 (год публикации - 2022)
10.1134/S0031918X2208004X

3. Незнахин Д.С., Мальцева В.Е., Андреев С.В., Селезнева Н.В., Патраков Е.И., Головня О.А., Волегов А.С. Phase composition and magnetic properties of (Sm,Zr)Fe11Ti magnets produced by selective laser melting Journal of Magnetism and Magnetic Materials, V. 563; Article Number 169937 (год публикации - 2022)
10.1016/j.jmmm.2022.169937

4. Протасов А.В., Попов А.Г., Волегов А.С., Гавико В.С., Шитов А.В., Головня О.А. Микроструктура и магнитные свойства сплава (Sm,Zr)(Fe,Co)10.3Ti0.7, изготовленного методом полосового литья Физика Металлов и Металловедение, № 1, том 124, с. 17-23 (год публикации - 2023)
10.31857/S001532302260099X

5. Мальцева В.Е., Андреев С.В., Селезнева Н.В., Головня О.А., Волегов А.С. Magnetization reversal processes of nanostructured PrFeB alloys Journal of Magnetism and Magnetic Materials, V. 589,171585 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jmmm.2023.171585

6. Незнахин Д.С., Волегов А.С., Мальцева В.Е., Андреев С.В. Аномальная магнитная вязкость в сплавах (Sm,Zr)Fe11Ti со структурой типа ThMn12 Физика металлов и металловедение, № 12, Т. 24, с. 1205-1210 (год публикации - 2023)
10.1134/S0031918X23602159

Публикации