6. Dự kiến đóng góp của đề tài
2.2. Nấu luyện kim loại
Hợp kim NdFeB đƣợc nấu trong lò có tần số và độ chân không cao trong khí Ar. Lƣợng oxy dƣới 500pmm.
Sơ đồ cấu tạo lò nấu hợp kim kết tinh dị hƣớng
9 1 8 6 2 7 HF ~5 3 4 1
Thiết bị nấu hợp kim và kết tinh dị hƣớng trong chân không.
Cấu tạo: 1- Buồng chân không. 2- Khuôn làm lạnh. 3- Bộ phận tạo nhiệt độ cao. 4- Mũi nhọn để đập vỡ. 5- Vòng cảm ứng cao tần. 6- Thanh đập. 7- Cần quay điều khiển. 8- Đường nước vào bên trong buồng chân không qua bơm. 9- Đường nước sau khi làm mát đi ra qua bơm bên phải.
Nguyên lý làm việc:
Bƣớc 1 + Cho hợp kim vào trong nồi nấu.
Bƣớc 2 + Đóng cửa buồng chân không. Hút không khí và nạp Ar.
Bƣớc 3 + Vận hành máy bơm nƣớc đƣa nƣớc vào qua đƣờng số 8, đồng thời vận hành máy bơm bên phải, hút nƣớc ra qua đƣờng số 9.
Bƣớc 4 + Bật lò nung cao tần, hợp kim trong lò nóng dần và háo lỏng. Bƣớc 5 + Sử dụng tay quay số 7 để xoay thanh đập. Mũi nhọn số 4 sẽ vỡ, hợp kim nóng chảy sẽ chảy vào khuôn kết tinh dị hƣớng theo chiều vuông góc với thành khuôn.
Bƣớc 6 + Sau khoảng thời gian 1/6 giờ lấy mẫu hợp kim và bảo quản hoặc tiến hành nghiền.
Hình2.1 Lò nấu hợp kim
Chân không cần đạt tới mức tối thiểu (10-3)Pa tƣơng đƣơng với 10-5
mmHg, nhờ hệ bơm cơ học và khuếch tán các thanh Fe đặt dƣới đáy nồi sau đó là thanh FeB (phero)và trên cùng là cục Nd. Gia nhiệt các kim loại trong lò nấu đặt trong buồng chân không, trong khi đó tiếp tục hút khí thải ra khi kim loại đƣợc nung nóng xả khí Ar vào buồng chân không ngay trƣớc khi kim loại trong buồng nóng chảy. Sau khi nóng chảy và hợp kim hóa hợp kim nóng chảy đƣợc rót vào khuôn và đƣợc làm lạnh bằng nƣớc nhờ làm lạnh từ một phía các tinh thể kết tinh định hƣớng. Đây là yêu cầu quan trọng để chế tạo nam châm dị hƣớng. Khi nhiệt độ hợp kim xƣớng dƣới 1500C có thể mở
buồng chân không để lấy mẫu ra. Phôi đƣợc chế tạo trên có độ dày 10- 20(mm) tƣơng đối giòn và dễ dàng nghiền nhỏ. Trong công nghiệp nấu mỗi mẻ có khối lƣợng khoảng 20-100kg. Trong một số trƣờng hợp sau khi nấu phôi đƣợc xử lý nhiệt tại nhiệt độ 10000 C trong nhiều giờ nguyên liệu đƣa vào là Fe-Nd và Bo- FeB(fero).
Với chất bảo vệ bề mặt để chống oxy hóa khi đƣợc thực hiện các công đoạn tiếp theo.
Hình2.2: Quá trình nấu hợp kim NdFeB trong lò
Kết thúc quá trình nấu nhƣ vậy ta thu đƣợc hợp kim NdFeB làm nguyên liệu để sản sản xuất nam châm dị hƣớng.Vì quá trình nấu chúng ta đã định hƣớng đƣợc cho các tinh thể kết tinh định hƣớng. Khi nhiệt độ của hợp kim xuống dƣới C có thể mở buồng chân không lấy mẫu ra, và dƣới đây là hình ảnh của hợp kim NdFeB sau khi đƣợc nấu.
Hình vẽ minh họa sản phẩm của khuôn đúc đạt yêu cầu và không đạt yêu cầu.
H O2
Hình2.3. a Hình2.3. b
Hình a: Khuôn đúc to, hợp kim lỏng đông cứng tự nhiên trong môi trƣờng không khí, vùng ở trong lõi xa thành khuôn có tốc độ nguội chậm, vì thế quá trình kết tinh xảy ra chậm, các hạt tinh thể vẫn có cấu trúc đẳng hƣớng.
Hình b : Khuôn đúc nhỏ đƣợc làm mát bằng nƣớc xung quanh khuôn nên nguội nhanh hợp kim đông cứng nhanh và kết tinh dị hƣớng dài vuông góc với thành khuôn.
H O2 1
2
3
4
5
Sơ đồ khuôn đúc dị hƣớng tinh thể trong chân không
Cấu tạo. 1- Máy bơm nước vào áp lực cao. 2- Khuôn đúc 2 lớp bằng vật liệu có độ nóng chảy cao hơn hợp kim cần đúc. 3- Hệ thống các vách ngăn tạo dòng chảy cho nước làm mát. 4- Hợp kim ở nhiệt độ
kết tinh vuông góc với thành khuôn. 5- Buồng chân không.