Neste trabalho, avaliou-se inicialmente a preparação de ímãs sinterizados de Pr16Fe76B8 (% at.) por meio de moagem de alta energia em moinho tipo planetário, averiguando-se os efeitos do tempo de moagem bem como da velocidade rotacional do moinho. Encontraram-se as melhores propriedades magnéticas para um magneto preparado com a matéria-prima cominuída durante 75 minutos e velocidade rotacional de 200rpm [JR = (1,02 ± 0,02) T, 0JHc = (1,42 ± 0,03) T e (BH)max = (200 ± 4) kJm-3]. De forma a melhorar a remanência, reduziu-se o tempo de exposição da liga ao hidrogênio, de 60 minutos para 2 minutos, obtendo-se um ímã com JR = (1,14 ± 0,02) T, 0JHc = (1,44 ± 0,03) T e (BH)max = (250 ± 5) kJm-3, constatando-se que a causa para a reduzida remanência no primeiro caso decorria do baixo grau de orientação cristalográfica. Durante esta investigação, desenvolveu-se e validou-se uma nova metodologia para quantificação do parâmetro . Posteriormente, propôs-se uma correlação quantitativa inédita entre a microestrutura e o fator de quadratura em magnetos anisotrópicos de TR16Fe76B8 (TR = Nd ou Pr) sinterizados. A expressão apresentada utiliza o tamanho, a elongação e a circularidade médios dos grãos e seus respectivos desvios padrões. Melhora-se o fator de quadratura quando a microestrutura apresenta grãos arredondados e com estreita distribuição de tamanho. A homogeneidade de tamanho dos grãos apresenta uma influência maior sobre o fator de quadratura quando comparada à homogeneidade de forma dos grãos. Ademais, verificou-se que o tratamento térmico após a sinterização melhora a ix homogeneidade de forma ao passo que a moagem melhora a homogeneidade de tamanho dos grãos. Avaliou-se, adicionalmente, o efeito da temperatura sobre o fator de quadratura em magnetos sinterizados anisotrópicos, verificando-se que o mesmo é controlado principalmente por sua microestrutura e confirmando a expressão previamente proposta. Além disso, propôs-se uma correlação quantitativa entre o produto de energia máximo e o fator de quadratura. Compararam-se valores experimentais e calculados, utilizando a expressão apresentada, e a discrepância encontrada foi de 5%. Por fim, avaliou-se qual seria o valor mínimo do fator de quadratura em ímãs sinterizados, constatando-se que magnetos isotrópicos devem apresentar o menor valor para tal parâmetro em virtude do reduzido grau de alinhamento cristalográfico. Ademais, verificou-se que para este tipo de amostra, em geral, 0,20 FQ 0,30. / In this work, it has firstly been evaluated the preparation of Pr16Fe76B8 sintered permanent magnets (% at.) by means of high-energy milling using a planetary ball mill. The influence of both milling speed and time has been verified. The best magnetic properties [JR = (1.02 ± 0.02) T, 0JHc = (1.42 ± 0.03) T and (BH)max = (200 ± 4) kJm-3] have been found for a permanent magnet prepared with the magnetic alloy milled during 75 minutes using a rotational milling speed of 200 rpm. In order to improve the remanence, the hydrogen decrepitation process time has been reduced from 60 minutes to 2 minutes. In this case, it has been obtained a sintered magnet with JR = (1.14 ± 0.02) T, 0JHc = (1.44 ± 0.03) T and (BH)max = (250 ± 5) kJm-3 due to the improvement of crystallographic alignment of the hard magnetic phase. During such investigation, a new methodology to quantify the parameter has been developed. Subsequently, for the first time, a quantitative correlation between the microstructure and the squareness factor in anisotropic sintered RE16Fe76B8 (RE = Nd or Pr) magnets has been proposed. The presented expression utilizes the mean size, the mean elongation and the mean roundness of the hard magnetic grains as well as their respective standard deviations. The squareness factor can be improved with a microstructure with rounder grains and with a sharp grain size distribution. The grain size homogeneity is more important to enhance the squareness factor compared to grain shape homogeneity. Furthermore, it has also been verified that the annealing after sintering improves the grain shape homogeneity and the milling enhances the xi grain size homogeneity. Moreover, the effect of the temperature on the squareness factor of anisotropic sintered magnets has also been evaluated. Such parameter is mainly controlled by the samples microstructure, in agreement with the proposed expression. Furthermore, a quantitative correlation between the maximum energy product and the squareness factor has been proposed. Experimental and calculated values have been compared and the discrepancy found has been, in general, inferior to 5%. At last, the minimum squareness factor value of sintered permanent magnets has also been evaluated. Isotropic samples should show the smallest squareness factor due to the reduced degree of crystallographic alignment. In general, for this kind of sample, 0.20 SF 0.30

Neste trabalho, avaliou-se inicialmente a preparação de ímãs sinterizados de Pr16Fe76B8 (% at.) por meio de moagem de alta energia em moinho tipo planetário, averiguando-se os efeitos do tempo de moagem bem como da velocidade rotacional do moinho. Encontraram-se as melhores propriedades magnéticas para um magneto preparado com a matéria-prima cominuída durante 75 minutos e velocidade rotacional de 200rpm [JR = (1,02 ± 0,02) T, 0JHc = (1,42 ± 0,03) T e (BH)max = (200 ± 4) kJm-3]. De forma a melhorar a remanência, reduziu-se o tempo de exposição da liga ao hidrogênio, de 60 minutos para 2 minutos, obtendo-se um ímã com JR = (1,14 ± 0,02) T, 0JHc = (1,44 ± 0,03) T e (BH)max = (250 ± 5) kJm-3, constatando-se que a causa para a reduzida remanência no primeiro caso decorria do baixo grau de orientação cristalográfica. Durante esta investigação, desenvolveu-se e validou-se uma nova metodologia para quantificação do parâmetro . Posteriormente, propôs-se uma correlação quantitativa inédita entre a microestrutura e o fator de quadratura em magnetos anisotrópicos de TR16Fe76B8 (TR = Nd ou Pr) sinterizados. A expressão apresentada utiliza o tamanho, a elongação e a circularidade médios dos grãos e seus respectivos desvios padrões. Melhora-se o fator de quadratura quando a microestrutura apresenta grãos arredondados e com estreita distribuição de tamanho. A homogeneidade de tamanho dos grãos apresenta uma influência maior sobre o fator de quadratura quando comparada à homogeneidade de forma dos grãos. Ademais, verificou-se que o tratamento térmico após a sinterização melhora a ix homogeneidade de forma ao passo que a moagem melhora a homogeneidade de tamanho dos grãos. Avaliou-se, adicionalmente, o efeito da temperatura sobre o fator de quadratura em magnetos sinterizados anisotrópicos, verificando-se que o mesmo é controlado principalmente por sua microestrutura e confirmando a expressão previamente proposta. Além disso, propôs-se uma correlação quantitativa entre o produto de energia máximo e o fator de quadratura. Compararam-se valores experimentais e calculados, utilizando a expressão apresentada, e a discrepância encontrada foi de 5%. Por fim, avaliou-se qual seria o valor mínimo do fator de quadratura em ímãs sinterizados, constatando-se que magnetos isotrópicos devem apresentar o menor valor para tal parâmetro em virtude do reduzido grau de alinhamento cristalográfico. Ademais, verificou-se que para este tipo de amostra, em geral, 0,20 FQ 0,30. / In this work, it has firstly been evaluated the preparation of Pr16Fe76B8 sintered permanent magnets (% at.) by means of high-energy milling using a planetary ball mill. The influence of both milling speed and time has been verified. The best magnetic properties [JR = (1.02 ± 0.02) T, 0JHc = (1.42 ± 0.03) T and (BH)max = (200 ± 4) kJm-3] have been found for a permanent magnet prepared with the magnetic alloy milled during 75 minutes using a rotational milling speed of 200 rpm. In order to improve the remanence, the hydrogen decrepitation process time has been reduced from 60 minutes to 2 minutes. In this case, it has been obtained a sintered magnet with JR = (1.14 ± 0.02) T, 0JHc = (1.44 ± 0.03) T and (BH)max = (250 ± 5) kJm-3 due to the improvement of crystallographic alignment of the hard magnetic phase. During such investigation, a new methodology to quantify the parameter has been developed. Subsequently, for the first time, a quantitative correlation between the microstructure and the squareness factor in anisotropic sintered RE16Fe76B8 (RE = Nd or Pr) magnets has been proposed. The presented expression utilizes the mean size, the mean elongation and the mean roundness of the hard magnetic grains as well as their respective standard deviations. The squareness factor can be improved with a microstructure with rounder grains and with a sharp grain size distribution. The grain size homogeneity is more important to enhance the squareness factor compared to grain shape homogeneity. Furthermore, it has also been verified that the annealing after sintering improves the grain shape homogeneity and the milling enhances the xi grain size homogeneity. Moreover, the effect of the temperature on the squareness factor of anisotropic sintered magnets has also been evaluated. Such parameter is mainly controlled by the samples microstructure, in agreement with the proposed expression. Furthermore, a quantitative correlation between the maximum energy product and the squareness factor has been proposed. Experimental and calculated values have been compared and the discrepancy found has been, in general, inferior to 5%. At last, the minimum squareness factor value of sintered permanent magnets has also been evaluated. Isotropic samples should show the smallest squareness factor due to the reduced degree of crystallographic alignment. In general, for this kind of sample, 0.20 SF 0.30

O processo HDDR tem-se mostrado de grande interesse para a produção de ímãs à base de terras raras e polímeros. Apresenta vantagens comerciais quando comparado com os ímãs sinterizados convencionais, por exemplo, pela facilidade e menores custos de produção. Com o desenvolvimento de pós anisotrópicos, utilizando praseodímio, as expectativas em relação a este processo aumentam e, também, a necessidade de se estudar novas composições e adições. Neste trabalho, foram investigadas as propriedades magnéticas de ímãs moldados com resina, preparados com pós de ligas magnéticas de PrFeB, usando o processo HDDR. A liga magnética padrão utilizada foi a Pr14FebalCo16B6Nb0,1. Adições de elementos de liga como fósforo, cobre, alumínio, gálio e gadolíneo foram realizadas com o objetivo de melhorar as propriedades magnéticas do material padrão. A caracterização microestrutural dos ímãs foi realizada por microscopia óptica e MEV. A complexidade da microestrutura influencia o comportamento eletroquímico das ligas magnéticas. A literatura sobre este assunto é escassa. Assim, a resistência à corrosão das diferentes ligas preparadas ao longo do trabalho foi avaliada por espectroscopia de impedância eletroquímica e curvas de polarização potenciodinâmica. Foi estabelecida uma correlação entre as características microestruturais e o comportamento eletroquímico das ligas. Os resultados indicaram que adições de fósforo e alumínio em teores de até 1,0%p têm um efeito benéfico sobre as propriedades magnéticas e resistência à corrosão da liga padrão. A presença de cobre, por outro lado, diminui sensivelmente as propriedades magnéticas da liga padrão. / HDDR process has attracted great interest for producing polymer- bonded rareearth based magnets. It presents commercial advantages when compared with conventional sintered magnets owing to easy and low cost manufacturing. With the development of anisotropic powders using praseodymium, the expectations about this process grow e also the need for studying new compositions and alloy additions. In this work the magnetic properties of polymer-bonded magnets prepared with PrFeB magnetic alloys using HDDR process have been studied. Pr14FebalCo16B6Nb0,1 was used as the reference alloy Phosphorus, copper, aluminium, galium and gadolynium additions have been performed to increase the magnetic properties of the reference alloy. The microstructural characterization of the magnets has been carried out through optical microscopy and SEM. The complex microsctructure influences the electrochemical behavior of the magnetic alloys. The literature about this subject is scarce. Thus, the corrosion resistance of the different alloys prepared during this work was evaluated using electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic polarization curves. A correlation between the microstructural features and the electrochemical behavior of the alloys has been established. The results showed that phosphorus and aluminium additions up to 1.0wt% had a beneficial effect on the magnetic properties and corrosion resistance of the alloys. Copper additions, on the other hand, strongly diminished the magnetic properties of the reference alloy.

Orientador: Sergio Gama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-27T00:17:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_RobertoCamarade_D.pdf: 1736148 bytes, checksum: ec430cda50a17ee7b8d6ebb83daafdf9 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Neste trabalho são apresentados resultados acerca da nitrogenação a plasma d. c. da fase Sm2Fe17, bem como resultados da obtenção de ímãs permanentes do nitreto Sm2Fe17N3 aglutinados com Sn depositado quimicamente (bonded-magnet). Apresenta-se também a construção da câmara de plasma d. c. usada no trabalho. Para nitrogenação a plasma da fase Sm2Fe17 foi usada uma mistura de H2e N2, os nitretos foram obtidos a uma temperatura de 400 °C, pressão de 5 Torr e tempo de 5 horas, e a composição da mistura foi variada de 10 a 90 % de H2 . Esses nitretos foram caracterizados com Análise Termomagnética (ATM), Difratometria de Raios X (DRX), Metalografia Ótica, Microssonda Eletrônica e Espectroscopia Mössbauer. Os resultados mostram que, para atmosfera composta de até 40% de H2, obtem-se os seguintes nitretos: Sm2Fe17N8, Sm4Fe12N11 e Sm2Fe17N3. Quando a composição da atmosfera é superior a 50% de H2 há apenas a formação do nitreto Sm2Fel7N3 e o aparecimento de Ferro livre. Para fabricação dos ímãs permanentes foi usado o nitreto Sm2Fe17N3 obtido a partir de pó de Sm2Fe17 nitrogenado em forno resistivo em atmosfera de N2 a 400° C (Sistema Sieverts). Uma camada de Sn foi depositada sobre os grãos do nitreto usando um processo químico em meio aquoso. Os ímãs aglutinados com Sn foram orientados, prensados e sinterizados a plasma a 250° C usando atmosfera de H2 e Ar e caracterizados com DRX, Microscopia Eletrônica de Varredura e Medidas de Magnetização. Os resultados indicam que a quantidade de Sn depositado é muito pequena, evitando a formação de fases indesejáveis. Não se observa a formação de óxido nas amostras, o que indica que a sinterização por plasma é eficiente para remover o O2. Os ímãs obtidos apresentaram boas propriedades magnéticas / Abstract: In this work we present the results about dc plasma nitrogenation of the Sm2Fe17 phase, as well as the preparation of permanent magnets using Sm2Fe17N3 bonded with chemically deposited Sn (bonded-magnet). We also present the construction of the dc plasma chamber employed in this work. The plasma nitrogenation was performed using a mixture of H2 and N2 at a temperature of 4000 C, pressure of 5 Torr and process time of 5 hours. The plasma composition was changed from 10% to 90% of H2. Those nitrides were characterized by Thermomagnetic Analisys (TMA), X-Ray diffractometry (XRD), Optical metallography, Scanning Electron Microprobe and Mössbauer spectroscopy. The results show the formation of the nitrides Sm2Fe17N8, Sm2Fe17N11, and Sm2Fe17N3, for a H2 concentration below 40%. If the hydrogen concentration is equal or higher than 50%, it is observed only the formation of the nitride Sm2Fe17N3 and of pure Fe. To produce the permanent magnets we used the nitride Sm2Fe17N3 obtained from Sm2Fe17 powder nitrogenated in a resistive oven with nitrogen atmosphere and at temperature of 400 0C (Sieverts system). A layer of Sn was deposited on the nitride grains using a chemical process in an aqueous solution. The magnets were oriented, pressed and plasma sintered in an atmosphere of H2 and Ar at 250 0C, and then characterized by XRD, scanning electron microprobe and magnetic measurements. The results indicate that the amount of deposited Sn is very small, so avoiding the formation of undesirable phases. We did not observe oxidation in our samples, indicating that the sintering process was efficient in removing O2. The obtained magnets presented excellent magnetic properties / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

O processo HDDR tem-se mostrado de grande interesse para a produção de ímãs à base de terras raras e polímeros. Apresenta vantagens comerciais quando comparado com os ímãs sinterizados convencionais, por exemplo, pela facilidade e menores custos de produção. Com o desenvolvimento de pós anisotrópicos, utilizando praseodímio, as expectativas em relação a este processo aumentam e, também, a necessidade de se estudar novas composições e adições. Neste trabalho, foram investigadas as propriedades magnéticas de ímãs moldados com resina, preparados com pós de ligas magnéticas de PrFeB, usando o processo HDDR. A liga magnética padrão utilizada foi a Pr14FebalCo16B6Nb0,1. Adições de elementos de liga como fósforo, cobre, alumínio, gálio e gadolíneo foram realizadas com o objetivo de melhorar as propriedades magnéticas do material padrão. A caracterização microestrutural dos ímãs foi realizada por microscopia óptica e MEV. A complexidade da microestrutura influencia o comportamento eletroquímico das ligas magnéticas. A literatura sobre este assunto é escassa. Assim, a resistência à corrosão das diferentes ligas preparadas ao longo do trabalho foi avaliada por espectroscopia de impedância eletroquímica e curvas de polarização potenciodinâmica. Foi estabelecida uma correlação entre as características microestruturais e o comportamento eletroquímico das ligas. Os resultados indicaram que adições de fósforo e alumínio em teores de até 1,0%p têm um efeito benéfico sobre as propriedades magnéticas e resistência à corrosão da liga padrão. A presença de cobre, por outro lado, diminui sensivelmente as propriedades magnéticas da liga padrão. / HDDR process has attracted great interest for producing polymer- bonded rareearth based magnets. It presents commercial advantages when compared with conventional sintered magnets owing to easy and low cost manufacturing. With the development of anisotropic powders using praseodymium, the expectations about this process grow e also the need for studying new compositions and alloy additions. In this work the magnetic properties of polymer-bonded magnets prepared with PrFeB magnetic alloys using HDDR process have been studied. Pr14FebalCo16B6Nb0,1 was used as the reference alloy Phosphorus, copper, aluminium, galium and gadolynium additions have been performed to increase the magnetic properties of the reference alloy. The microstructural characterization of the magnets has been carried out through optical microscopy and SEM. The complex microsctructure influences the electrochemical behavior of the magnetic alloys. The literature about this subject is scarce. Thus, the corrosion resistance of the different alloys prepared during this work was evaluated using electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic polarization curves. A correlation between the microstructural features and the electrochemical behavior of the alloys has been established. The results showed that phosphorus and aluminium additions up to 1.0wt% had a beneficial effect on the magnetic properties and corrosion resistance of the alloys. Copper additions, on the other hand, strongly diminished the magnetic properties of the reference alloy.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:11:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261986.pdf: 6788385 bytes, checksum: d6a10f864141073c076d36e2f42c85f5 (MD5) / Esta monografia trata do estudo de uma rota alternativa para a fabricação de ímãs à base do composto intermetálico Sm2Fe17N3. O estudo tem como base, principalmente, a síntese do composto, na forma de pó, e sua subseqüente consolidação para a obtenção de ímãs. Alternativamente à rota tradicional, que utiliza o processo de fusão por indução, para a síntese do composto, escolheu-se uma rota onde a matéria prima na forma de pó é composta de óxido de samário e ferro. Esta mistura é submetida a um processo de redução utilizando cálcio como agente redutor, em temperaturas em torno de 800ºC. Subseqüentemente ocorre a difusão do samário metálico reduzido no ferro, a uma temperatura de 1000ºC, de forma a produzir o composto Sm2Fe17. Finalmente, é formado o composto final desejado (Sm2Fe17N3) mediante difusão no estado sólido à baixa temperatura (450ºC) dos átomos de nitrogênio nas partículas de Sm2Fe17. De forma a obter um ímã, os pós são consolidados pela utilização de resina e zinco como agentes de união. Este estudo demonstrou que a introdução da etapa de nitrogenação, anteriormente à lavagem dos resíduos da redução, é a chave para a melhoria das propriedades dos ímãs. Este efeito é atribuído, principalmente, ao fato de a oxidação do composto Sm2Fe17 ser parcialmente ou totalmente evitada, quando da mudança na rota de processamento. Além disso, um tratamento adequado com hidrogênio, no qual este é introduzido intersticialmente, pode ser uma importante estratégia na obtenção de partículas monocristalinas, facilitando seu alinhamento durante a conformação do ímã. Por outro lado pode ser comprovado que um tratamento com hidrogênio conhecido por HDDR (hidrogenação, desproporção, dessorção e recombinação) pode ser aplicado com sucesso ao composto Sm2Fe17,de maneira a se obter um material nanoestruturado. Entretanto, ao contrário do que era esperado, após a nitrogenação do pó obtido por HDDR, este não apresenta uma elevada coercividade. Isso é atribuído à formação de grande quantidade de ferro livre após a nitrogenação à baixa temperatura. Uma etapa de moagem foi introduzida após a nitrogenação como uma variação na rota para promover o endurecimento magnético. Esta se mostrou como um meio mais efetivo para melhorar as propriedades magnéticas do pó. A introdução desta etapa tornou possível a obtenção de coercividades de 900 kA/m e remanências de 0,6 T, os quais são comparáveis aos valores obtidos para ímãs compósitos de Nd-Fe-B comerciais. A consolidação do pó, pela utilização de resina ou zinco metálico não produziu variação significativa nas propriedades magnéticas. Como esperado, um tratamento térmico nos ímãs consolidados com zinco possibilitou o aumento da coercividade de 200 kA/m para valores superiores a 800 kA/m. Isto, no entanto, produz uma redução nos valores da remanência, que acompanhado de uma mudança na quadratura da curva de desmagnetização no segundo quadrante. Para algumas condições a quadratura foi melhorada, enquanto que para outras, foi reduzida, dependendo das condições de processamento como temperatura e tamanho de partícula. This monograph thesis concerns the study of alternative processing routes regarding the fabrication of permanent magnets based on the Sm2Fe17N3 intermetallic compound. The study is mainly based on the compound synthesis in powder form and its subsequently shaping to get the final magnet body. Instead of the traditional induction melting of metallic samarium and iron for the ompound synthesis, a route was chosen, whereas at least one of the starting raw materials is oxide form and iron in powder form. This mixture is then subjected to a reduction process at around 800ºC using calcium as a reduction agent. Subsequently the reduced metallic samarium and iron are let to diffuse in order to form the Sm2Fe17 compound at 1000ºC. Finally the Sm2Fe17N3 target compound is formed by a low temperature (450ºC) solid state diffusion process of nitrogen in the Sm2Fe17 particles. In order to get a bulk magnet the powders were consolidated by using resin or zinc as bonding agents. This study have demonstrated that the incorporation of the nitrogenation cycle, prior to the elimination of the reduction-diffusion reaction products, is a key on the improvement of the magnetic properties of the final magnet. This effect is mainly attributed to the fact that, by this change in processing route, the oxidation of the Sm2Fe17 compound is partially or almost completely avoided. Moreover, a suitable treatment with interstitially introduced hydrogen, before nitrogenation, might be an important add to improve the amount of monocrystaline particle, which in its turn might be more easily aligned during compaction (to get the final magnet). On the other hand it could be proved that a complete treatment with hydrogen, known as HDDR (hydrogenation desproportionation desorption recombination), could be successfully applied to Sm2Fe17 compound in order to get a nanostructured material. However, after nitrogenation, the HDDR powder did not show a high coercivity as expected. This is attributed to the formation of high amount of free iron after the low temperature nitrogenation. As a route variation an additional milling step was introduced after the nitrogenation process. This has been shown to be the more effective way to improve the overall magnetic properties of the powders. The addition of this step made it possible to achieve coercivities of 900 kA/m and a remanences of 0.6 T, which are comparable with the values achieved in commercially available NdFeB bonded magnets. The consolidation of the powder by using resin or metallic zinc did not produce any significant variation in the magnetic properties of the powders. As expected the subsequent heat treatment of the zinc containing magnets could enhance the coercivity from 200 kA/m to values as high as 800kA/m. This, however, produced a reduction of the remanence followed by a significant change in the squareness of the second quadrant demagnetization curve. For some conditions the squareness was improved while for others it was reduced, depending on the heat treatment temperature and particle size.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T23:57:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T19:31:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 255285.pdf: 1704948 bytes, checksum: 7c8724e4bc014540e9d1100c71987082 (MD5) / O objetivo deste trabalho foi propor um projeto alternativo para um motor de ímãs permanentes de 11 kW, na carcaça 132S, operando a 1500 rpm. O motor proposto será comparado com o motor WMagnet da WEG que utiliza ímãs de NdFeB na configuração de ímãs internos. O projeto alternativo proposto utiliza ímãs de ferrite na configuração de ímãs enterrados, objetivando uma redução no custo do motor. Devido a baixa remanência do ferrite em comparação ao NdFeB é fundamental que exista uma concentração de fluxo no entreferro do motor, o que é alcançando a partir de 6 pólos. Para esta configuração é necessária a utilização de um eixo de material não-ferromagnético, garantindo assim que o fluxo dos ímãs seja enlaçado pelo enrolamento do estator. No estator, serão analisadas duas possibilidades de enrolamento, camada única, opção escolhida devido à redução de custo de fabricação, e camada dupla. As comparações serão feitas através de simulações baseadas em cálculos de elementos finitos. Destas simulações chegou-se a conclusão que o motor proposto de ferrite apresenta correntes de carga 6% mais elevadas e rendimento 1,4% menor que o motor WMagnet. O custo final do motor ficou 17% menor, considerando apenas o custo de materiais, e 22% menor, considerando os custos de fabricação. The objective of this work was to propose an alternative project for a permanent magnet motor, 11 kW output, 132S frame, 1500 rpm nominal speed. The proposed motor will be compared with WEG's WManget motor that uses interior NdFeB magnets. The alternative proposed motor uses buried ferrite magnets, in order to reduce the cost of the motor. Due lower remanet flux-density of ferrite, compared to NdFeB it is essential a flux concentration at airgap, which is reached from 6 polos. For this configuration, it is necessary to use a shaft of non-ferromagnetic material, ensuring the magnets flux cross the airgap. About winding, it will be analised two possibilities of winding, single layer, chosen option due manufacturing cost reduction, and double layer. The comparison between the proposal motor and WMagnet will be based on finite element calculation. From theses simulations, it was noticed that the ferrite proposal motor has load current 6% higher and efficiency 1.4% lower than WMagnet motor. The final cost of the motor is 17% lower, considering only the materials costs, and 22% lower, considering manufectoring costs.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:52:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329017.pdf: 2039544 bytes, checksum: c9390296fba7cc77f918e685608bf078 (MD5) Previous issue date: 2013 / Os ímãs à base de NdFeB podem ser fabricados por dois processos e são denominados: ímãs compósitos e ímãs sinterizados. Os ímãs compósitos, aglomerados em uma matriz polimérica, possuem valores de propriedades magnéticas inferiores, porém permitem a obtenção de componentes de maior complexidade geométrica. Os ímãs sinterizados, por outro lado, devido ao processo de fabricação, possuem elevados valores de propriedades magnéticas, mas possuem limitações quanto à complexidade geométrica e necessitam de processos de usinagem posterior para obtenção de componentes complexos. O presente trabalho desenvolve uma metodologia para a obtenção de ímãs à base de NdFeB via processo de Moldagem de Pós por Injeção (MPI), um processo capaz de fabricar componentes sinterizados com geometrias complexas ?near net shape?. O processo de obtenção parte de um lingote comercial de NdFeB que foi cominuído utilizando-se a técnica de decrepitação por hidrogênio e moagem. Este pó foi misturado a quente com um sistema ligante polimérico capaz de ter fluidez suficiente para ser processado em uma injetora convencional. Para obtenção de ímãs anisotrópicos, o molde de injeção foi projetado e fabricado de forma a promover um campo magnético durante a injeção para o alinhamento das partículas. Posteriormente, as amostras passaram pelas etapas de extração de ligantes e sinterização, adequando estes processos à reatividade do NdFeB com os elementos oxigênio e carbono. As amostras sinterizadas foram caracterizadas em termos de propriedades magnéticas, densidade e carbono residual. Os resultados de medições das propriedades magnéticas nas direções de fácil e difícil magnetização mostraram que é possível obter ímãs anisotrópicos de NdFeB através do processo de MPI, obtendo valores de remanência de 1 T e coercividade na ordem de 1100 kA/m, com carbono residual nas amostras sinterizadas de 0,1% e densidade de 7,3 g/cm3. O trabalho apresenta resultados da influência do carbono nos valores de propriedades magnéticas, quando adicionado este elemento à composição química, obtendo-se perda de até 30% nos valores de coercividade quando adicionado 0,5% de carbono.<br> / Abstract : Traditionally, NdFeB based magnets are manufactured by two processes and are called: composite magnets and sintered magnets. The composite magnets have lower magnetic properties values, however it is possible to obtain complex geometric components due to the polymeric matrix. The sintered magnets, on the other hand, due to the manufacturing process, have high magnetic properties values, but limitations on geometrical complexity and require subsequent machining processes for obtaining complex components. This work presents a methodology to obtain NdFeB based magnets via Metal Injection Moulding process (MIM). This process is capable of manufacturing sintered components near net shape. A commercial NdFeB ingot was comminuted by hydrogen decrepitation and ball milling to obtain a powder. This powder was hot mixed with a polymeric binder system capable of having fluidity to be injected into a conventional injection molding machine. To obtain anisotropic magnets, the injection mold (tool) was designed and manufactured in order to promote a magnetic field during the injection. The binder extraction and sintering processes were adapted to the reactivity of NdFeB with the elements oxygen and carbon. Sintered samples were characterized in terms of magnetic properties, density and residual carbon. The measurements of magnetic properties in the easy and hard directions show that it is possible to obtain anisotropic NdFeB magnets through MIM process, and reach remanence values of 1 T and coercivity values of 1100 kA/m, with a residual carbon of 0,1% and a final density of 7,3 g/cm3. The work presents results of the negative influence of carbon on the magnetic properties values, when this element is added to the chemical composition. Results show variations up to 30% in the coercivity when 0.5% of carbon was added.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T19:36:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:48:39Z : No. of bitstreams: 1 161638.pdf: 10928690 bytes, checksum: 39bd1d4c3b072f56edb674b09ffe786e (MD5) / Estudo comparativo dos processos de nitretação convencional, por plasma e por fluxo de gás do Sm2Fe17. As propriedades magnéticas e as mudanças microestruturais da liga foram investigadas através das seguintes técnicas: magnetômetro de amostra vibrante, raios-x, microscopia ótica, e eletrônica de varredura. As variáveis de monitoramento medidas para fins comparativos foram: propriedades magnéticas, variação de massa da amostra, temperatura de Curie, ângulo de difração dos picos principais do Sm2Fe17Nx e observação de domínios magnéticos. As variáveis de controle do processo foram: temperatura da amostra, tempo de moagem, massa da amostra, além do tempo, pressão e fluxo de gás utilizado durante o processamento. Em condições otimizadas os processos de nitretação por plasma e por fluxo permitem um ganho de eficiência de aproximadamente 10/1 em termos de tempo de processamento, em relação a nitretação convencional.