DE102023101449A1

DE102023101449A1 - Reduzierung von rissen in additiv gefertigten nd-fe-b-magneten

Info

Publication number: DE102023101449A1
Application number: DE102023101449.8A
Authority: DE
Inventors: Wanfeng LI; Chuanbing Rong; Michael W. Degner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2023-01-20
Publication date: 2023-07-27
Also published as: US20230290546A1; CN116504485A; US12046399B2; US20240355514A1

Abstract

Es wird ein Dauermagnet offenbart, der durch additives Fertigen von magnetischen Phasen und Pufferphasen gebildet wird. Die Pufferphase(n) kann bzw. können die Leistung steigern, mechanische Eigenschaften verbessern und es dem Magneten ermöglichen, Beanspruchungen besser standzuhalten, sodass Defekte wie etwa Rissbildung nicht auftreten oder weniger wahrscheinlich auftreten. Die Pufferphase kann aus einem magnetischen oder nicht magnetischen Material sein.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft Dauermagneten und Verfahren zum Herstellen derselben über Techniken des additiven Fertigens.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Magneten spielen bei vielen Technologien des modernen Lebens eine wichtige Rolle. Dauermagneten, wie etwa Seltenerdmagneten (z. B. Nd-Fe-B), werden häufig in elektrischen Maschinen verwendet und können in modernen Fahrzeugen, die Elektrofahrzeuge und Hybridelektrofahrzeuge beinhalten, verwendet werden. Zum Beispiel können elektrische Maschinen Motoren, wie etwa Traktionsmotoren, beinhalten.
KURZDARSTELLUNG
Es wird ein Dauermagnet offenbart. Der Dauermagnet kann eine magnetische Phase und ein Puffersegment beinhalten. Das Puffersegment kann eine Zusammensetzung beinhalten, die durch die folgende Formel dargestellt ist: N_xM_yQ_z (I).
N kann Nickel, Aluminium oder eine Kombination daraus sein, M kann Eisen, Cobalt oder eine Kombination daraus sein und Q kann Chrom, Titan, Molybdän, Kupfer, Niob oder eine Kombination daraus sein. In einer Variation kann Nickel zu mehr als 25 Gew.-% vorhanden sein. In einer Verbesserung kann N eine Kombination aus Nickel und Aluminium sein, die ein Atomverhältnis von 1:2 bis 5:6 oder weiter bevorzugt 2:3 bis 4:5 oder noch weiter bevorzugt etwa 3:4 aufweist. Das Atomverhältnis von x:y kann von 0,3:1 bis 1:2 betragen. Alternativ oder zusätzlich kann das Puffersegment eine Zusammensetzung beinhalten, die durch die folgende Formel dargestellt ist: Fe_aCo_bV_c (IV)
Eisen kann mehr als 5 Gew.-% betragen und das Atomverhältnis von a:b kann von 0,3:1 bis 1:3 betragen.
Es wird zudem ein Verfahren zum Herstellen eines Magneten offenbart. Das Verfahren kann additives Fertigen einer ersten und einer zweiten Schicht, die aufeinander angeordnet sind, beinhalten. Die erste und die zweite Schicht können aus einem ersten und einem zweiten Pulvergemisch gebildet werden. Das erste Pulvergemisch kann eine magnetische Legierung und/oder eine Pufferlegierung beinhalten. Das zweite Gemisch kann die andere der magnetischen Legierung oder der Pufferlegierung beinhalten. Die Pufferlegierung kann eine Pufferschicht oder ein Puffersegment bilden, die bzw. das eine Zusammensetzung aufweist, die durch die folgende Formel dargestellt ist: N_xM_yQ_z (I).
N kann Nickel, Aluminium oder eine Kombination daraus sein, M kann Eisen, Cobalt oder eine Kombination daraus sein und Q kann Chrom, Titan, Molybdän, Kupfer, Niob oder eine Kombination daraus sein. In einer Variation kann Nickel zu mehr als 25 Gew.-% vorhanden sein. In einer Verbesserung kann N eine Kombination aus Nickel und Aluminium sein, die ein Atomverhältnis von 1:2 bis 5:6 oder weiter bevorzugt 2:3 bis 4:5 oder noch weiter bevorzugt etwa 3:4 aufweist. Das Atomverhältnis von x:y kann von 0,3:1 bis 1:2 betragen. Alternativ oder zusätzlich kann die Pufferschicht oder das Puffersegment eine Zusammensetzung beinhalten, die durch die folgende Formel dargestellt ist: Fe_aCo_bV_c (IV)
Eisen kann mehr als 5 Gew.-% betragen und das Atomverhältnis von a:b kann von 0,3:1 bis 1:3 betragen.
Es wird ein Magnet offenbart, der eine Vielzahl von geschichteten magnetischen Segmenten und eine Vielzahl von geschichteten Puffersegmenten aufweist. Die Puffersegmente können eine Zusammensetzung beinhalten, die durch die folgende Formel dargestellt ist: N_xM_yQ_z (I).
N kann Nickel, Aluminium oder eine Kombination daraus sein, M kann Eisen, Cobalt oder eine Kombination daraus sein und Q kann Chrom, Titan, Molybdän, Kupfer, Niob oder eine Kombination daraus sein. In einer Variation kann Nickel zu mehr als 25 Gew.-% vorhanden sein. In einer Verbesserung kann N eine Kombination aus Nickel und Aluminium sein, die ein Atomverhältnis von 1:2 bis 5:6 oder weiter bevorzugt 2:3 bis 4:5 oder noch weiter bevorzugt etwa 3:4 aufweist. Das Atomverhältnis von x:y kann von 0,3:1 bis 1:2 betragen. Alternativ oder zusätzlich kann die Pufferschicht oder das Puffersegment eine Zusammensetzung beinhalten, die durch die folgende Formel dargestellt ist: Fe_aCo_bV_c (IV)
Eisen kann mehr als 5 Gew.-% betragen und das Atomverhältnis von a:b kann von 0,3:1 bis 1:3 betragen.
Figurenliste

1A ist eine perspektivische Ansicht eines Dauermagneten.
1B ist eine schematische Querschnittsansicht eines Dauermagneten.
2A-2B sind schematische Ansichten von Dauermagneten.
3 ist eine schematische Ansicht eines anderen Dauermagneten.
4 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Dauermagneten.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwangsläufig mal stabsgetreu. Einige Merkmale könnten vergröl ert oder verkleinert dargestellt sein, um Details konkreter Komponenten zu zeigen. Daher sind in dieser Schrift offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann den vielfältigen Einsatz der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für konkrete Anwendungen oder Umsetzungen gewünscht sein.
Sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist, beziehen sich Prozent, „Teile von“ und Verhältniswerte auf das Gewicht. Die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt für alle nachfolgenden Verwendungen der gleichen Abkürzung in dieser Schrift und findet entsprechende Anwendung auf normale grammatische Variationen der ursprünglich definierten Abkürzung. Sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist, wird die Messung einer Eigenschaft durch die gleiche Technik bestimmt, die zuvor oder später für die gleiche Eigenschaft genannt wird.
Diese Offenbarung ist nicht auf die nachstehend beschriebenen spezifischen Ausführungsformen und Verfahren beschränkt, da spezifische Komponenten und/oder Bedingungen variieren können. Darüber hinaus wird die in dieser Schrift verwendete Terminologie nur zum Zwecke des Beschreibens konkreter Ausführungsformen verwendet und soll in keiner Weise einschränkend sein.
Wie in der Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen verwendet, umfassen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ Pluralbezüge, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Zum Beispiel soll eine Bezugnahme auf eine Komponente im Singular eine Vielzahl von Komponenten umfassen.
Der Ausdruck „im Wesentlichen“ oder „im Allgemeinen“ kann in dieser Schrift verwendet werden, um offenbarte oder beanspruchte Ausführungsformen zu beschreiben. Der Ausdruck „im Wesentlichen“ kann einen Wert oder eine relative Kenngröße modifizieren, der bzw. die in der vorliegenden Offenbarung offenbart oder beansprucht wird. In derartigen Fällen kann „im Wesentlichen“ bedeuten, dass der Wert oder die relative Kenngröße, den bzw. die es modifiziert, innerhalb von ± 0 %, 0,1 %, 0,5 %, 1 %, 2 %, 3 %, 4 %, 5 % oder 10 % des Werts oder der relativen Kenngröl e liegt.
Es versteht sich zudem, dass Ganzzahlbereiche ausdrücklich alle dazwischenliegenden ganzen Zahlen beinhalten. Zum Beispiel beinhaltet der Ganzzahlbereich 1-10 ausdrücklich 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10. Auf ähnliche Weise beinhaltet der Bereich 1 bis 100 1, 2, 3, 4, ..., 97, 98, 99, 100. Auf ähnliche Weise können, wenn ein beliebiger Bereich erforderlich ist, dazwischenliegende Zahlen, die Inkremente der Differenz zwischen der oberen Grenze und der unteren Grenze geteilt durch 10 sind, als alternative obere oder untere Grenze herangezogen werden. Falls zum Beispiel der Bereich 1,1 bis 2,1 ist, können die folgenden Zahlen 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9 und 2,0 als untere oder obere Grenze ausgewählt werden.
Wie in 1A gezeigt, wird ein additiv gefertigter Dauermagnet 100 offenbart, der ein oder mehrere magnetische Segmente 200 und ein oder mehrere Puffersegmente 300 aufweist. Das eine oder die mehreren magnetischen Segmente 200 können eine oder mehrere magnetische Schichten sein und das eine oder die mehreren Puffersegmente 300 können eine oder mehrere Pufferschichten sein. Alternativ oder zusätzlich können diskrete Puffersegmente innerhalb der magnetischen Phase dispergiert sein. Die Puffersegmente 300 können die Leistung der magnetischen Phase steigern, mechanische Eigenschaften verbessern und dazu beitragen, Beanspruchungen in der gesamten spröden magnetischen Phase abzuschwächen, sodass keine Rissbildung auftritt. Die magnetischen Segmente 200 und/oder Puffersegmente 300 können aus geschichteten Schichten über additives Fertigen, wie etwa Legierungspulver zum Laserschmelzen, zusammengesetzt sein. Additives Fertigen ermöglicht die Kombination von kompliziert ausgestalteten diskreten Phasen, die einzigartige Eigenschaften oder Synergien bereitstellen, die ansonsten nicht verfügbar wären.
Die magnetische Phase oder magnetischen Segmente 200 können aus einer beliebigen Legierung sein, die magnetische Eigenschaften aufweist. In einigen Variationen kann ein Seltenerdmagnet oder eine Seltenerdlegierung, wie etwa Nd-Fe-B, verwendet werden. Die Puffersegmente 300 können Metalle, Legierungen und Verbindungen sein, die die Leistung verbessern, eine überlegene Leistung bereitstellen oder unerwünschte Eigenschaften abschwächen.
In einer Variation kann ein Puffersegment und/oder eine Pufferschicht eine Legierung beinhalten, wie etwa mit Eisen (Fe), Cobalt (Co), Nickel (Ni) oder einer Kombination daraus.
Die Legierung kann zudem Chrom (Cr), Titan (Ti), Aluminium (Al), Molybdän (Mo), Kupfer (Cu), Niob (Nb) oder eine Kombination daraus beinhalten. Zum Beispiel kann das Puffersegment 200 eine Zusammensetzung beinhalten, die durch die folgende Formel dargestellt ist: N_xM_yQ_z (I).
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist N Nickel, Aluminium oder eine Kombination daraus, ist M Eisen, Cobalt oder eine Kombination daraus und ist Q Chrom, Titan, Molybdän oder eine Kombination daraus. In einer Verbesserung kann Q zudem Kupfer, Niob oder Kombinationen daraus beinhalten. In einer anderen Verbesserung beträgt das Atomverhältnis von x:y von 0,3:1 bis 1:3 oder weiter bevorzugt von 0,5:1 bis 1:2 oder noch weiter bevorzugt 0,8:1,2. Zum Beispiel kann das Atomverhältnis von x:y 1:1 betragen. In wiederum einer anderen Verbesserung kann Nickel zu mehr als 15 Gew.-% oder weiter bevorzugt zu mehr als 20 Gew.-% oder noch weiter bevorzugt zu mehr als 25 Gew.-% der Zusammensetzung vorhanden sein. In einer Verbesserung kann N eine Kombination aus Nickel und Aluminium sein, die ein Atomverhältnis von 1:2 bis 5:6 oder weiter bevorzugt 2:3 bis 4:5 oder noch weiter bevorzugt etwa 3:4 aufweist.
In einer anderen Variation kann ein Puffersegment und/oder eine Pufferschicht eine Zusammensetzung beinhalten, die durch die folgende Formel dargestellt ist: Ni_XFeyQ_Z (II)
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist Q Kupfer, Cobalt, Aluminium, Titan, Niob oder eine Kombination daraus. In einer Verbesserung kann Nickel zu mehr als 30 Gew.-% oder weiter bevorzugt zu mehr als 35 Gew.-% oder noch weiter bevorzugt zu mehr als 40 Gew.-% der Zusammensetzung vorhanden sein. In noch einer anderen Verbesserung kann Eisen (Fe) zu 10 bis 40 Gew.-% oder weiter bevorzugt 15 bis 35 Gew.-% oder noch weiter bevorzugt 20 bis 30 Gew.-% der Zusammensetzung vorhanden sein.
In wiederum einer anderen Variation kann eine Pufferschicht und/oder ein Puffersegment eine Zusammensetzung beinhalten, die durch die folgende Formel dargestellt ist: Cr_xCo_yFe_z (III)
In einer Verbesserung kann Chrom zu 10-45 Gew.-% oder weiter bevorzugt 15-40 Gew.-% oder noch weiter bevorzugt 20-35 Gew.-% der Zusammensetzung vorhanden sein. In wiederum einer anderen Verbesserung kann Cobalt zu 1-35 Gew.-% oder weiter bevorzugt 3-30 Gew.-% oder noch weiter bevorzugt 5-25 Gew.-% der Zusammensetzung vorhanden sein. In wiederum einer anderen Verbesserung macht Eisen den verbleibenden Teil aus.
In noch einer anderen Variation kann eine Pufferschicht und/oder Zusammensetzung eine Zusammensetzung beinhalten, die durch die folgende Formel dargestellt ist: Fe_xCo_yV_z (IV).
In einer Verbesserung ist Vanadium zu mehr als 5 Gew.-% oder weiter bevorzugt mehr als 10 Gew.-% oder noch weiter bevorzugt mehr als 15 Gew.-% der Zusammensetzung vorhanden, wobei der verbleibende Teil die Kombination aus Eisen und Cobalt ist. In noch einer anderen Verbesserung beträgt das Atomverhältnis von x:y (d. h. Eisen:Cobalt) von 0,3:1 bis 1:3 oder weiter bevorzugt von 0,5:1 bis 1:2 oder noch weiter bevorzugt 0,8:1,2. Zum Beispiel kann das Atomverhältnis von x:y 1:1 betragen.
In noch einer anderen Ausführungsform können das eine oder die mehreren Puffersegmente 300 innerhalb der magnetischen Phase 200 oder innerhalb einer magnetischen Schicht selbst als diskrete Abschnitte, wie etwa Pufferpartikel 308, angeordnet sein, wie in 3 gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann der Magnet 100 eine Vielzahl von magnetischen Schichten oder Segmenten 200 und eine Vielzahl von Pufferschichten oder -segmenten 300 beinhalten. Die Pufferschichten oder -segmente 300 können die gleiche Zusammensetzung oder unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Zum Beispiel, wie in 1B gezeigt, verdeutlich eine Querschnittsansicht, dass ein oder mehrere Puffersegmente 300, 300', 300" gleich oder unterschiedlich sein können. Die Pufferschichten oder -segmente 300, 300', 300" können zudem aus einem Gemisch aus einer magnetischen Legierung und einer nicht magnetischen Legierung sein. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die Pufferschichten oder -segmente 300, 300', 300" aus Gemischen aus einer magnetischen Legierung und einer nicht magnetischen Legierung in unterschiedlichen Verhältnissen sein. Zum Beispiel können die Pufferschichten oder -segmente eine nicht magnetische Legierung zu 1 bis 100 % oder weiter bevorzugt 10 bis 99 % oder noch weiter bevorzugt 50 bis 95 % der Schicht beinhalten, wobei der verbleibende Teil aus einer magnetischen Legierung ist. In einem anderen Beispiel kann das Segment 300 ein Gemisch aus einer magnetischen Legierung zu einer nicht magnetischen Legierung in einem Verhältnis von 1:2 sein, kann das Segment 300' ein Gemisch in einem Verhältnis von 1:3 sein und kann das Segment 300" ein Gemisch in einem Verhältnis von 1:4 bezogen auf das Gewicht des Puffersegments oder der Pufferschicht 300 sein.
Die Kombination aus magnetischen Segmenten und Puffersegmenten ist nicht besonders eingeschränkt, sondern kann abwechselnde Schichten oder Schraffurmuster beinhalten. Falls abwechselnde Schichten verwendet werden, können diese im Wesentlichen horizontal, vertikal und/oder diagonal sein. Zum Beispiel, wie in 2A gezeigt, ist eine horizontale magnetische Phase auf einer horizontalen Pufferschicht 302 angeordnet, die auf einem Substrat 10 angeordnet ist. In 2B sind Pufferschichten 304 horizontal angeordnet und ist eine Pufferschicht 306 vertikal in der gesamten magnetischen Phase 200 angeordnet.
Es wird zudem ein Verfahren zum Herstellen eines Magneten offenbart. Das Verfahren 400 beinhaltet additives Fertigen eines ersten Segments oder einer ersten Schicht (d. h. Schritt 402) und eines zweiten Segments oder einer zweiten Schicht (d. h. Schritt 404) aus einem ersten Pulvergemisch, das eine magnetische Legierung beinhaltet, oder einem zweiten Pulvergemisch, das eine erste Pufferlegierung beinhaltet. In einer Variation kann die zweite Schicht auf der ersten Schicht angeordnet sein. Die erste Schicht kann zum Beispiel anhand von Laserschmelzen eines ersten Pulvergemisches hergestellt werden und die zweite Schicht kann zum Beispiel anhand von Laserschmelzen eines zweiten Pulvergemisches hergestellt werden. Das erste Pulvergemisch kann eine magnetische Legierung oder eine Pufferlegierung beinhalten. Das zweite Pulvergemisch kann die andere der magnetischen Legierung oder der Pufferlegierung beinhalten. Dieser Prozess kann für zusätzliche magnetische Schichten oder Pufferschichten oder -segmente wiederholt werden (d. h. Schritt 406). Falls mehr als eine Pufferschicht oder mehr als ein Puffersegment beinhaltet ist, können sie aus der gleichen oder unterschiedlichen Pufferlegierungen hergestellt werden. Die Pufferlegierung kann eine oder mehrere der in dieser Schrift offenbarten Pufferschichten bilden.
Eine Schicht oder ein Segment kann sowohl eine diskrete magnetische Phase als auch eine diskrete Pufferphase beinhalten, wie etwa durch Mischen des magnetischen Legierungspulvers und des Pufferlegierungspulvers, wie in 2C gezeigt. In einer Verbesserung kann das Pufferlegierungspulver bezogen auf das Gewicht oder Volumen weniger sein als das magnetische Legierungspulver. In einer Variation kann die Pufferlegierung weniger als 40 % oder weiter bevorzugt weniger als 25 % oder noch weiter bevorzugt weniger als 5 % des Gemisches sein. Zum Beispiel kann eine erste Pufferschicht durch Laserschmelzen eines ersten Pufferlegierungspulvers gebildet werden, dann kann eine magnetische Schicht durch Laserschmelzen eines magnetischen Pulvers auf der ersten Pufferschicht angeordnet werden, dann kann eine zweite Pufferlegierung durch Laserschmelzen eines zweiten Pufferlegierungspulvers gebildet werden. Die erste und die zweite Pufferschicht können jeweils weniger als 30 % oder weiter bevorzugt weniger als 15 % oder noch weiter bevorzugt weniger als 5 % sein. Mit anderen Worten können in einer oder mehreren Ausführungsformen die erste und die zweite Pufferschicht weniger als eine magnetische Phase, wie etwa Nd-Fe-B, sein. Es versteht sich, dass jedes beliebige Segment oder jede beliebige Schicht selbst aus geschichteten Schichten zusammengesetzt sein kann, da es bzw. sie additiv gefertigt werden kann, wie etwa anhand von Laserschmelzen. Das Laserschmelzen kann selektives Laserschmelzen (SLM), direktes Metalllaserschmelzen (DMLM) und/oder Pulverbettfusion beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. Zum Beispiel kann eine Schicht aus Pulver mit einer vorbestimmten Dicke bereitgestellt werden und ein Laser kann dann das Pulver schmelzen oder sintern, um eine spezifische Form zu bilden. Eine zusätzliche Pulverschicht kann oben auf die spezifische Form aufgetragen werden. Diese neue Pulverschicht kann dann zu der spezifischen Form geschmolzen oder gesintert werden, um eine zusätzliche Schicht mit der spezifischen Form aufzubauen. Dieser Prozess kann wiederholt werden, bis die gewünschte Form erzielt ist. Mit anderen Worten wird der Magnet Schicht für Schicht gebildet. Der Magnet kann nach einem beliebigen Schritt wärmebehandelt (z. B. geglüht) werden oder sobald er vollständig gedruckt ist. Zum Beispiel kann der Magnet bei einer Temperatur von 600 bis 1100 °C oder weiter bevorzugt 650 bis 1050 °C oder noch weiter bevorzugt 600 bis 1000 °C wärmebehandelt werden. Der Magnet kann zudem unter einem Magnetfeld gebildet (d. h. diesem ausgesetzt) werden, wie etwa während der Wärmebehandlung(en). Dies kann die Anisotropie steigern.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Worte sind beschreibende und keine einschränkenden Worte und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Kenngröl en als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen oder Kenngröl en Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Festigkeit, Lebensdauer, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Platzbedarf, Größe, Wartungsfähigkeit, Gewicht, Fertigbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. beinhalten. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Kenngröl en als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht aul erhalb des Umfangs der Offenbarung und können für konkrete Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäl der vorliegenden Erfindung wird ein Dauermagnet bereitgestellt, der Folgendes aufweist: eine magnetische Phase; und ein Puffersegment, das eine Zusammensetzung beinhaltet, die durch die folgende Formel dargestellt ist: N_xM_yQ_z (I), wobei ein Atomverhältnis von x:y von 0,3:1 bis 1:3 beträgt, N Ni, Al oder eine Kombination daraus ist, M Fe, Co oder eine Kombination daraus ist, Q Cr, Ti, Mo, Cu, Nb oder Kombinationen daraus ist, oder Fe_aCo_bV_c (IV), wobei Fe mehr als 5 Gew.-% beträgt und ein Atomverhältnis von a:b von 0,3:1 bis 1:3 beträgt.
Gemäl einer Ausführungsform beinhaltet die magnetische Phase Nd-Fe-B.
Gemäl einer Ausführungsform ist Q Cr, Ti, Al, Mo oder Kombinationen daraus.
Gemäl einer Ausführungsform beinhaltet N Ni und Al in einem Atomverhältnis von 1:2 bis 5:6.
Gemäl einer Ausführungsform ist Fe zu 10 bis 40 Gew.-% des Puffersegments vorhanden. Gemäl einer Ausführungsform beinhaltet das Puffersegment Cu, Co, Al, Ti, Nb oder eine Kombination daraus.
Gemäl einer Ausführungsform beinhaltet das Puffersegment 10-45 Gew.-% Cr.
Gemäl einer Ausführungsform beinhaltet das Puffersegment 1-35 Gew.-% Co.
Gemäl einer Ausführungsform ist ein verbleibender Teil des Puffersegments aus Fe.
Gemäl einer Ausführungsform beinhaltet das Puffersegment Formel (I).
Gemäl einer Ausführungsform beinhaltet das Puffersegment Formel (IV).
Gemäl der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Magneten Folgendes: additives Fertigen einer ersten Schicht aus einem ersten Pulvergemisch, das eine magnetische Legierung beinhaltet, oder einem zweiten Pulvergemisch, das eine erste Pufferlegierung beinhaltet; und additives Fertigen einer zweiten Schicht auf der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht aus dem anderen des ersten Pulvergemisches oder des zweiten Pulvergemisches ist, wobei die erste Pufferlegierung eine Zusammensetzung beinhaltet, die durch die folgende Formel dargestellt ist: N_xM_yQ_z (I), wobei das Atomverhältnis von x:y von 0,3:1 bis 1:3 beträgt, N Nickel, Aluminium oder eine Kombination daraus ist, M Fe, Co oder eine Kombination daraus ist, Q Cr, Ti, Mo, Cu, Nb oder Kombinationen daraus ist, oder Fe_aCo_bV_c (II), wobei Fe mehr als 5 Gew.-% beträgt und das Atomverhältnis von a:b von 0,3:1 bis 1:3 beträgt.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das additive Fertigen Laserschmelzen.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die magnetische Legierung Nd-Fe-B.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das erste Pulvergemisch eine zweite Pufferlegierung, die in einer Menge vorhanden ist, die bezogen auf das Gewicht geringer als die der Nd-Fe-B-Legierung ist.
In einem Aspekt der Erfindung werden die Schichten bei 700 bis 1000 °C wärmebehandelt. In einem Aspekt der Erfindung werden die Schichten während einer Wärmebehandlung einem Magnetfeld ausgesetzt.
Gemäl der vorliegenden Erfindung wird ein Magnet bereitgestellt, der Folgendes aufweist: eine Vielzahl von geschichteten magnetischen Segmenten; und eine Vielzahl von geschichteten Puffersegmenten, wobei die Puffersegmente eine Zusammensetzung beinhalten, die durch die folgende Formel dargestellt ist: N_xM_yQ_z (I), wobei das Atomverhältnis von x:y von 0,3:1 bis 1:3 beträgt, N eine Kombination aus Nickel und Aluminium ist, M Fe, Co oder eine Kombination daraus ist, N zu mehr als 15 Gew.-% vorhanden ist, Q Cr, Ti, Al, Mo, Cu, Nb oder Kombinationen daraus ist, Fe_aCo_bV_c (II), wobei Fe mehr als 5 Gew.-% beträgt und das Atomverhältnis von a:b von 0,3:1 bis 1:3 beträgt; oder eine Kombination daraus.
Gemäl einer Ausführungsform ist die Formel (I) vorhanden und beträgt das Atomverhältnis von x:y 1:1.
Gemäl einer Ausführungsform ist die Formel (IV) vorhanden und beträgt das Atomverhältnis von a:b 1:1.

Claims

Dauermagnet, umfassend: eine magnetische Phase; und ein Puffersegment, das eine Zusammensetzung beinhaltet, die durch die folgende Formel dargestellt ist: N_xM_yQ_z (I) wobei ein Atomverhältnis von x:y von 0,3:1 bis 1:3 beträgt, N Ni, Al oder eine Kombination daraus ist, M Fe, Co oder eine Kombination daraus ist, Q Cr, Ti, Mo, Cu, Nb oder Kombinationen daraus ist, oder Fe_aCo_bV_c (IV) wobei Fe mehr als 5 Gew.-% beträgt und ein Atomverhältnis von a:b von 0,3:1 bis 1:3 beträgt.
Dauermagnet nach Anspruch 1, wobei die magnetische Phase Nd-Fe-B beinhaltet.
Dauermagnet nach Anspruch 1, wobei Q Cr, Ti, Al, Mo oder Kombinationen daraus ist.
Dauermagnet nach Anspruch 1, wobei N Ni und Al in einem Atomverhältnis von 1:2 bis 5:6 beinhaltet.
Dauermagnet nach Anspruch 4, wobei Fe zu 10 bis 40 Gew.-% des Puffersegments vorhanden ist.
Dauermagnet nach Anspruch 5, wobei das Puffersegment Cu, Co, Al, Ti, Nb oder eine Kombination daraus beinhaltet.
Dauermagnet nach Anspruch 1, wobei das Puffersegment 10-45 Gew.-% Cr beinhaltet.
Dauermagnet nach Anspruch 7, wobei das Puffersegment 1-35 Gew.-% Co beinhaltet.
Dauermagnet nach Anspruch 8, wobei ein verbleibender Teil des Puffersegments aus Fe ist.
Dauermagnet nach Anspruch 1, wobei das Puffersegment Formel (I) beinhaltet.
Dauermagnet nach Anspruch 1, wobei das Puffersegment Formel (IV) beinhaltet.
Verfahren zum Herstellen eines Magneten, umfassend: additives Fertigen einer ersten Schicht aus einem ersten Pulvergemisch, das eine magnetische Legierung beinhaltet, oder einem zweiten Pulvergemisch, das eine erste Pufferlegierung beinhaltet; und additives Fertigen einer zweiten Schicht auf der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht aus dem anderen des ersten Pulvergemisches oder des zweiten Pulvergemisches ist, wobei die erste Pufferlegierung eine Zusammensetzung beinhaltet, die durch die folgende Formel dargestellt ist: N_xM_yQ_z (I) wobei das Atomverhältnis von x:y von 0,3:1 bis 1:3 beträgt, N Nickel, Aluminium oder eine Kombination daraus ist, M Fe, Co oder eine Kombination daraus ist, Q Cr, Ti, Mo, Cu, Nb oder Kombinationen daraus ist, oder Fe_aCo_bV_c (II) wobei Fe mehr als 5 Gew.-% beträgt und das Atomverhältnis von a:b von 0,3:1 bis 1:3 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das additive Fertigen Laserschmelzen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die magnetische Legierung Nd-Fe-B beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das erste Pulvergemisch eine zweite Pufferlegierung beinhaltet, die in einer Menge vorhanden ist, die bezogen auf das Gewicht geringer als die der Nd-Fe-B-Legierung ist.