Российские учёные предложили метод 3D-печати из магнитотвёрдых материалов, позволяющий создавать магниты с контролируемыми свойствами. В перспективе он позволит упростить и удешевить технологию создания постоянных магнитов сложной формы для различных приборов и устройств. При этом время производства магнитов с применением нового метода значительно сокращается по сравнению с традиционными методами. Работа опубликована в Materials Letters.
Постоянные магниты сохраняют остаточную намагниченность продолжительное время. Наиболее популярные из них — на основе неодима, железа и бора — используются в самых разных отраслях и устройствах: для производства электродвигателей, генераторов, бытовой техники, электроники и многого другого.
Однако промышленное производство таких магнитов — это множество сложных технологических процессов (выплавка, дробление, прессование, спекание, слесарная обработка, намагничивание и последующее нанесение защитного покрытия), имеющих массу существенных ограничений. Одно из них — невозможность создания магнитов сложной формы, что существенно ограничивает их применение в технике.
Одним из наиболее перспективных способов создания деталей сложной формы из магнитотвёрдых материалов является 3D-печать. Она позволяет исключить такие операции как прессование, спекание и последующую механическую обработку, что на треть сократит количество технологических операций. Однако на сегодняшний день технологии аддитивного производства магнитов ещё только в начальной стадии развития. Поскольку магнитные свойства изделия зависят от его микро- и макроструктуры, исследователи и разработчики находятся в поиске метода, позволяющего печатать стабильные магниты с контролируемыми свойствами.
Учёным из НИТУ «МИСиС» удалось подобрать оптимальные параметры 3D-печати постоянных магнитов сложной формы методом селективного лазерного плавления — технологии, которую можно упрощённо описать как послойное сплавление лазером порошка-сырьевого материала в объёмное изделие заданной формы.
Основой для изготовления магнитов послужил порошок с частицами сферической формы на основе неодима, железа и бора с незначительным содержанием празеодима, кобальта, титана и циркония. Было установлено, что, при печати на стальной подложке, мощность лазера 150—200 Ватт и скорость сканирования 300—700 мм/с обеспечивают оптимальные условия производства магнита с минимальным количеством дефектов структуры. При этом время синтеза сократилось более чем в три раза по сравнению с традиционной промышленной технологией спекания.
Работа пока носит лабораторный характер, но в будущем предложенный метод может стать основой для технологий получения эффективных постоянных магнитов любой формы.
