Composizione di fase e proprietà magnetiche dei magneti (Sm,Zr)Fe 11 Ti prodotti mediante fusione laser selettiva
I collegamenti dell’autore aprono il pannello di sovrapposizioneDS Neznakhin eV.E. Maltseva aS.V. Andreev aN.V. Selezneva aE.I. Patrakov bO.A. Golovnia a bA.S. Volegov a
La produzione additiva è un metodo prospettico per creare nuovi materiali funzionali, ad esempio magneti permanenti. Questo lavoro presenta una dimostrazione di concetto della produzione additiva del magnete permanente (Sm,Zr)Fe 11 Ti. Viene dimostrato un modo per produrre magneti permanenti dalla polvere di (Sm,Zr)Fe 11 Ti e dalla sua miscela con l’additivo a basso punto di fusione Sm 75 (Cu,Co) 25 mediante fusione laser selettiva. Vengono discusse le trasformazioni di fase che accompagnano la sinterizzazione in fase liquida di particelle magnetiche dure nell’additivo Sm 75 (Cu,Co) 25 a basso punto di fusione. Si trovano i parametri di stampa che consentono la sinterizzazione delle particelle di lega magnetica dura. Quando la fase principale è (Sm,Zr)Fe 11 Ti, ilsi ottiene la coercitività di H c = 3,0 kOe.
Un team di ricercatori russi dell’Università federale degli Urali (UrFU) e del ramo degli Urali dell’Accademia delle scienze russa stanno ricercando un metodo per la stampa 3D di magneti permanenti in miniatura. Con questo vogliono consentire la produzione in piccola serie di magneti permanenti. I magneti permanenti si trovano nei motori elettrici, nelle apparecchiature domestiche e informatiche e in altri dispositivi.
I ricercatori dell’Università federale degli Urali ( UrFU ) e del ramo degli Urali dell’Accademia delle scienze russa stanno studiando le condizioni ottimali per la stampa 3D di magneti permanenti da composti magnetici duri a base di metalli delle terre rare. Con questo vogliono consentire la produzione in piccola serie di magneti di qualsiasi forma, nonché la produzione di complesse configurazioni di magneti.
Questi magneti sono adatti, ad esempio, per piccoli motori elettrici e generatori elettrici per pacemaker. Gli scarti di produzione sarebbero ridotti con l’uso della stampa 3D, così come il ciclo di produzione. I ricercatori hanno presentato il loro lavoro sulla rivista Journal of Magnetism and Magnetic Materials in un articolo intitolato “Composizione di fase e proprietà magnetiche dei magneti (Sm,Zr)Fe11Ti prodotti dalla fusione selettiva del laser” . Nel 2018, i ricercatori canadesi hanno presentato come potevano stampare in 3D magneti permanenti usando la spruzzatura di gas freddo .
Magneti permanenti stampati in 3D
Molte industrie utilizzano magneti permanenti perché rappresentano sorgenti di campo magnetico per un lungo periodo di tempo. Si trovano in motori elettrici, apparecchiature domestiche e informatiche e altri dispositivi. Con i processi di produzione tradizionali, sono possibili solo prodotti più grandi che hanno un polo nord e un polo sud. La produzione di magneti complessi e piccoli, d’altra parte, è più difficile e la stampa 3D si rivela molto utile nella produzione di parti di forma complessa da materiali magnetici duri. Gli scienziati degli Urali sono stati in grado di determinare i parametri ottimali per la stampa 3D di magneti permanenti utilizzando la sinterizzazione laser selettiva e la polvere magnetica.
Dmitry Neznakhin dichiara:
“Realizzare piccoli magneti è un compito difficile. Ora possono essere realizzati solo tagliando un grande magnete, perché la lavorazione meccanica trasforma circa la metà del materiale utilizzato in scarto. Inoltre, il taglio introduce molti difetti nello strato superficiale, provocando un enorme deterioramento delle proprietà del magnete. Le tecnologie aggiuntive consentono di evitare ciò e di produrre magneti complessi, ad esempio con un polo nord e due poli sud spazialmente separati o un magnete con cinque poli sud e cinque poli nord contemporaneamente. Tali configurazioni sono necessarie per i pacemaker cardiaci, in cui il rotore di un motore elettrico può essere assemblato solo da magneti separati al microscopio”.
Trova i materiali giusti
I ricercatori sono stati in grado di produrre magneti permanenti di circa un millimetro di spessore, le cui proprietà sono simili a quelle dei magneti prodotti industrialmente. Una polvere di samario, zirconio, ferro e titanio serviva come base. Questi hanno proprietà adatte per i magneti permanenti, che spesso perdono attraverso i processi di produzione tradizionali. La stampa 3D ha lo scopo di garantire che le proprietà vengano mantenute. Attualmente stanno studiando quali materiali magnetici sono adatti per la stampa 3D SLS di magneti permanenti. Esaminano come il processo influenzi le proprietà di una base nota per i magneti, una lega di neodimio, ferro e boro. Quindi vogliono produrre pratici magneti permanenti sfusi.
Dmitry Neznakhin dichiara:
“Quando si producono magneti permanenti a base di questi composti utilizzando metodi tradizionali, le proprietà dei prodotti finali sono lontane da quelle previste in teoria. Abbiamo scoperto che durante la sinterizzazione di un campione, l’aggiunta di una polvere fusibile di una lega di samario, rame e cobalto consente di mantenere le proprietà magnetiche della polvere magnetica principale. Questa lega fonde a temperature inferiori alle proprietà della lega principale, motivo per cui il materiale finale mantiene la sua coercitività e densità”.
