DUGi

Soft magnetic alloys customized for spring magnets

http://dugi.udg.edu/item/http:@@@@hdl.handle.net@@10256@@28396

ENG- Spring magnets have gained popularity as an economical and sustainable alternative to rare-earth permanent magnets. A spring magnet is a composite material that achieves magnetic exchange coupling between soft and hard magnetic particles. Therefore, optimizing these magnetic particles is vital to the successful manufacture of a spring magnet. This thesis is focused on optimizing two Fe-based soft magnetic alloys, obtained by mechanical alloying, that could act like a magnetic reinforcement for a hard magnetic alloy to obtain a spring magnet. The optimization of these alloys is achieved by favouring their nanocrystallinity and reducing the average particle size. The results clearly show a successful optimization for longer milling times and an even further optimization with the addition of a process control agent (PCA) during milling. The addition of a PCA also favours the formation of additional metastable tetragonal phases. These tetragonal phases, which are magnetically harder, alter the direct correlation between the soft magnetic response of the alloy with their optimization. However, a successful correlation between the optimization of the alloys and their magnetic response is obtained. The final part of the study focuses on composites. The first composite corresponds to a first attempt at a spring magnet between one of the Fe-based soft magnetic alloys of the thesis and a commercial iron oxide acting as the harder magnetic phase. Full exchange coupling between particles is not achieved. The second composite is an additive manufactured polymer-metallic material. The results show how a structurally functional polymer-metallic composite can be manufactured and could be an alternative to the more traditional sintering techniques that require high temperature and pressure

CAT- Els spring magnets han guanyat popularitat com a alternativa econòmica i sostenible als imants permanents de terres rares. Un spring magnet és un material compost que aconsegueix l’acoblament d’intercanvi magnètic entre partícules magnètiques toves i dures. Per tant, l’optimització d’aquestes partícules magnètiques és vital per a la fabricació amb èxit d’un spring magnet. Aquesta tesi se centra en l’optimització de dos aliatges magnètics tous de base Fe, obtinguts per aliatge mecànic, que podrien actuar com un reforç magnètic per a un aliatge magnètic dur per obtenir un spring magnet. L’optimització d’aquests aliatges s’aconsegueix afavorint la seva nanocristal·linitat i reduint la mida mitjana de les partícules. Els resultats mostren clarament una optimització per a temps de mòlta més llargs i una optimització encara més gran amb l’addició d’un agent de control de procés (PCA) durant la mòlta. L’addició d’un PCA també afavoreix la formació de fases tetragonals metaestables addicionals. Aquestes fases tetragonals, que són magnèticament més dures, alteren la correlació directa entre la resposta magnètica tova de l’aliatge amb la seva optimització. Tanmateix, s’obté una correlació entre l’optimització dels aliatges i la seva resposta magnètica. La part final de l’estudi se centra en els compostos. El primer compost correspon a un primer intent d’un spring magnet entre un dels aliatges magnètics tous de base Fe de la tesi i un òxid de ferro comercial que actua com a fase magnètica més dura. No s’aconsegueix un acoblament d’intercanvi complet entre partícules. El segon compost és un material polímer-metàl·lic fabricat per fabricació additiva. Els resultats mostren com es pot fabricar un compost polímer-metàl·lic estructuralment funcional que podria ser una alternativa a les tècniques de sinterització més tradicionals que requereixen alta temperatura i pressió

This thesis is supported by the predoctoral program AGAUR-FI ajuts (2024 FI-1 00389) Joan Oró, of the Department of Research and Universities of the Generalitat of Catalonia, as well as the European Social Plus Fund. This thesis is supported by MICINN-AEI through the project NEXUS (PID2020-115215RB-C21 and PID2020-115215RB-C22)

Programa de Doctorat en Tecnologia

Universitat de Girona