158105. lajstromszámú szabadalom • Permanens mágnes és eljárás az előállítására
158105 5 6 A tartós mágnes alkalmazása motorokban a szokásos állórésztekercselés helyett gyorsan tért hódít. Míg röviddel ezelőtt ilyen módon még csak nagyon kicsi forgó elektromos gépek készültek, a permanens mágnes most már középerős motorok területére is betör. A repülő és az űrrepülő gépeknek az új fejlesztési irányelvek szerint készülő szerelvényei ugyan még kísérletezés alatt állnak, de hozzájuk erős, nagyterű, időben állandó mágnesek szükségesek — így pl. a mágneses-hidrodinamikus energiaátalakítókhoz, amelyek a forró plazma sugarát vagy sugárrészecskéit az űrrepülőgép körül elvezetik, vagy a mágneses plazmadinamikus hajtáshoz az űrrakéták számára. Míg a jelenlegi készülékek főleg elektromágnest alkalmaznak, addig a permanens mágnes lényegesen egyszerűbbé teszi a készülékeket s lecsökkenti a szerelvény súlyát. A csatolt rajzok közül az 1. ábra az YC05 gomb alakú egykristályának mágnesezőgörbéje a könnyű, illetőleg a nehéz mágnesezőképesség irányában. Az. YC05 ábrázolt tulajdonságai egyszersmind a többi itt leírt mágnesötvözetre jellemzők. A'méréseket egy kb. 1 nim átmérőjű egykristályon, a c tengely (0 = 0°) és az arra merőleges alapsík (0 == 90°) irányában végeztük. Az ábrán a függőleges tengely a mágneses momentum, a vízszintes tengely az alkalmazott Ha mágneses tér értékeit hordozza. A mért értékek görbéje folytonos, a további számított értékek görbéje pedig szaggatott vonallal van ábrázolva.. Az YCo.-j-nek a mérések szerint egyetlen könnyű mágnesezési iránya van: a c — tengely; az erre merőleges, alapsíkon, amelyben a legnehezebben mágnesezhető, mérhető anizotrópiája nincs. A legnagyobb alkalmazott külső kb. 45 köe-s térség messze elégtelen volt arra, hogy a kristályt az alapsíkon valamelyik irányban telítsük. A mágnesezés görbéjének az alapsíkban egy egyenes alakjában történő extrapolálása a külső mágneses tért illetően kb. 130 kOe-s értéket ad a telítésre („anizotrópiatérség"-nek is neveziik). Ennek az extrapolációnak az alapján az extrém magas anizotrópia-állandót K = 5,5-107 erg/cra-'-e! lehet számolni. A 2. ábra az YCo,-, por koercitív erejének az őrlési idővel való összefüggését mutatja be. Az őrlést alumíniumoxid-edényben alumíniumoxidhengerekkel végeztük , és a mérést 21,7 kOe-s mágnesező tér alkalmazásával előállított mintatesteken végeztük. Az ábrán a függőleges tengelyen az M H. C mágnesező koercitív erő kOe-ben, a vízszintes tengelyen az őrlési idő órában (h) van megadva, míg a nyilak az egyes időkhöz tartozó közepes szemcsenagyságot jelzik «m-ben. A 3. ábra az u^-c koercitív erőnek és az Mr /M m remanenciaviszonynak (a hiszterézishurok dérékszögűségének) az őrlési idővel való ösz.szefüggését ábrázolja. A méréseket 17,6 kOe mágnesező térben rendezett irányú pormintákon végeztük. Az elegyfém-Co-, port golyós malomban állítottuk elő. Az ábrán a vízszintes tengelyen itt is az őrlési idő van feltüntetve órában (fa), a függőleges tengelyen pedig a M Yí c koercitív erő kOe-ban, illetőleg ' az Mr /M m remanencia viszonyszám. A 4. ábra ugyancsak az AfHc koercitív erőnek és az Mr /M m remanenícia-viszonyszamnak az őrlési idővel történő változását ábrázolja, ha az elegyfém-Co^ port lengőmalomban állítottuk elő. A porminták irányát 17,6 kOe-s mágneses térben rendeztük. Az 5. ábra ugyanezeket az összefüggéseket alumíniumoxid-edényben, alumíniumoxid hengerekkel őrölt SmCo.-j porra vonatkoztatva mutatja be. Találmányunkat közelebbről az alábbi példákkal világítjuk meg: . 1. példa a) 8 gramm port egy 1,35 cm átmérőjű henger alakú sárgaréz nyomóformába helyezünk és két tengelyirányú, kemény. C-acélból készült dugattyúval összepréseljük. A forma körül elhelyezett mágneses tekercs segítségével tengelyirányú mágneses teret idézünk elő. A mágneses teret a préselés előtt ismételten be- és kikapcsoljuk, majd a préselés alatt fenntartjuk, hogy a porrészecskéket tengelyirányú mágneseződési 10 15 20 25 20 35 40 45 50 55 60 20 Az ittrium (Y) és a kobalt (Co, kereskedelmi forgalomban 99,9%-os tisztaságban kapható) fémeket 1 : 3,31 súlyarányban (1:6 atomarányban) keverjük. Borsó nagyságú szemecskéket vagy az esztergapadról származó forgácsot használunk. 25 Az utóbbi esetben előnyös, ha az adagokat előzetesen tömörítjük, hogy a forgácsoknak az olvasztás alkalmával előadódó veszteségét megelőzzük. Az 5—10 g-os adagokat lengő kemencében olvasztjuk meg (USAF Technical Report 20 ML-TDR-64-90 sz., „Lengőolvasztó berendezés reakcióképes fémek ultratiszta mintáinak előállításához" John C. Olsontól, 1964. április) azután kiontjuk és az olvadékot mintegy 5 crn:l befogadóképességű porcelántégelybe való csurgatás-35 sal gyorsan lehűtjük. Az olvasztás idején 1600 °C feletti hőmérsékletet érünk el, mintegy 0,5 at.a tisztított argon védőgázt használunk, hogy az ittriumnak a levegő oxigénjével vagy nitrogénjével való reakcióját megakadályozzuk. A 40 nyert tömböcskét tantálfóliába csavarjuk, evakuált kvarcampullába olvasztjuk be és 100 órára kb. 1000 °C-nak tesszük ki. Ez az eljárás tökéletesen homogén ötvözetet eredményez: metallográfiai csiszolatai teljesen egyfázisúak és dur-45 vaszemcséjűék. A törwböcskét azután kemény acélmozsárban 250 /{m-nél kisebb szemcsenagyságúra törjük meg. 50 g ilyen durva port 100 ml hexánnal és 12 db 2 cm átmérőjű és 2,7 cm hosszú alumínium-50 . oxidhengerrel 13,5 cm széles és ugyanilyen hosszú alumíniumoxid őrlőedénybe teszünk és 50 órán át őröljük. A nyert szuszpenziót az edényből eltávolítjuk, a hexánt szobahőmérsékleten elpárologtatva megszárítjuk és a port a kö-55 vetkező különféle módon szilárdítjuk mágnessé: 3
