DE2042549A1 - Verfahren zum Herstellen eines magne tisch anisotropen Magnetkorpers - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines magne tisch anisotropen Magnetkorpers

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DE2042549A1 DE19702042549 DE2042549A DE2042549A1 DE 2042549 A1 DE2042549 A1 DE 2042549A1 DE 19702042549 DE19702042549 DE 19702042549 DE 2042549 A DE2042549 A DE 2042549A DE 2042549 A1 DE2042549 A1 DE 2042549A1
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Description

Di pt.-!ng. HORST AUER
PHN. 4298.
Akte: PHN- 4298
Anmeldung«*. 25. Aug. 1970
Verfahren zum Herstellen eines magnetisch anisotropen MagnetkSrpers.
Die Erfindung bezieht sioh auf ein Verfahren zum Herstellen eines MagnetkSrpers mit anisotropen dauermagnetischen Eigenschaften, dessen für diese Eigenschaften wesentlicher Teil eine Legierung auf Baals von Al-Ni-Co-Fe ist, die naoh Homogenisierung einer wärmebehandlung ausgesetzt wird, wobei die homogene Phase in eine Pe-Co-reiche Phase (cK.1) und eine Ni-Al-reiohe Phase (©<) aufgeteilt wird, wShrend weloher Behandlung die Legierung auf meohanischem Wege elastisch deformiert wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der britisohen Patentschrift 817*702 bekannt. Indem mit Hilfe mechanischer Mittel beim Abkühlung«prozess elastisch deformiert wird, ist es möglich, In eine bestimmte Gruppe -von Legierungen auf Basis von Al-Ni-Co-Fe eine magnetische Anisotropie einzuführen. An darartige Legierungen wird sohwer die Anforderung gestellt,
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dase der Co-Gehalt weniger als 1J Gewichtsprozent betrSgt.
Di,e genannte Deformation erfolgt mit Hilfe mechanischer Druck- oder ZugkrSfte. Die sich daraus ergebende Vorzugerichtung der magnetischen Eigenschaften liegt dann in der Richtung der in die Legierung eingeführten Zugspannung.
Bekanntlich ist es ein wiohtiger Vorteil magnetisch anisotroper MagnetkSrper gegenüber magnetisch isotropen Magnetkörper*, dass das maximale Energieproduki,, (BH). des leisten Endes daraus herzu-
niax
stellenden Dauermagneten wesentlich höher sein kann.
Es ist nun festgestellt worden, dass überraschenderweise"die obengenannte elastische Deformation bei einer wiohtigen Gruppe von Legierungen mit einem viel höheren Co-Gehalt als die in der britischen Patentschrift 817*702 genannten 13 Gewichtsprozente auch das gewünschte Resultat hat, und zwar bei Legierungen der nachfolgenden Zusammensetzung! 28-425C Coj 10-2094 Ni; 6-IO96 Al; 2-8$ Cut 4-10% Ti und als restlicher Teil, abgesehen von den bei dieser Art von Legierungen üblioften ZubÄtzen von Elementen wie Ta, Nb, S, Sn usw., hauptsächlich Fe.
Derartige Legierungen sind beispielsweise in der niederländischen Patentschrift 97.469 beschrieben worden. Aus dieser Patentschrift geht hervor» dass in aus einer derartigen Legierung bestehende MagnetkSrper eine magnetische Anisotropie eingeführt werden kann, indem die Legierung bei einer Temperatur unter der Curietemperatur (T ) einer Wärmebehandlung in einem Magnetfeld ausgesetzt wird. Unter T wird immer die
T der OC•-Phase verstanden. Bevor dies· Wärmebehandlung durchgeführt c
werden kann, muss die Legierung zunächst von der Temperatur, bei der sie homogenisiert wurde (beispielsweise oa. 1250*0) auf eine Temperatur unter diese T gebraoht werden, welche beispielsweise oa. 85O*C betrIgt. In
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diesem Temperaturbereich liegt meistens die von der Legierungszusammensetzung abhängige Temperatur, unter der eine Entmischung von der homogenen' Phase in eine Fe-Co-reiche Phased' und eine Ni-Al-reiche PhaseOC ssattfindet. Dies ist die Entmischungstemperatur T . Diese Entmischung, die,, wenn T > T ist, anfängt, bevor in die Legierung mit Hilfe einer Wärmebehandlung in einem Magnetfeld eine Anisotropie eingeführt werden kann, ist, insofern diese über T stattfindet, zur Erhaltung guter magnetischer
Eigenschaften unerwünscht und kann auf bekannte Weise grosstenteils dadurch vermieden werden, dass die Legierung den Temperaturbereich von T
bis T BChnell durchlauft,
c
Hit Hilfe der genannten elastischen Deformation kann jedoch eine magnetische Anisotropie in die Legierung eingeführt werden und zwar bei Temperaturen zwischen T und T , sowie unterhalb T , Dies hat zur
OC C
Folge, dass das (BH) -Produkt eines aus einem derartigen Magnetk8rper
ZucUC
hergestellten Dauermagneten höher ist als das (BH) -Produkt, das an
XucuC
einem aus derselben Legierung hergestellten Dauermagneten gemessen wurde, in welchen Magneten die anisotropen magnetischen Eigenschaften nur mit Hilfe einer Wärmebehandlung in einem Magnetfeld und also bei einer Tempern tür unterhalb T eingeführt sind. Wesentlich zur Erhaltung eines höheren
(BH) «Produktes bei dieser Gruppe von Legierungen ist also, dass T höher ist als T . Wenn T mit T zusammenfallt oder wenn T < T ist,
COC OC
wird dieses höhere (BH)_ -Produkt bereits mit Hilfe der schon genannten Wärmebehandlung in einem Magnetfeld erreicht. Es stellt sich heraus, dass insbesondere eine elastische Deformation, wie diese erwShnt wurde, nur vorteilhaft ist, wenn T um mindestens 250C höher ist als T .
ο c
Entsprechend dem obenstehenden ist das erfindungegemSsse Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass es bei Legierungen angewandt wird
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mit der nachfolgenden Zusammensetzung 28-42$ C05 10-20$ Ni? 6-10$ Al; 2-8$ Ott? 4-10$ Ti, und der restliche Teil, abgesehen von den bei dieser Art von Legierungen üblichen Zusätzen von Elementen wie Ta, Nb, S, Sn usw. hauptsächlich Fe, wShrend die Temperatur, bei der die homogene Phase in die PhasenOd» und OC aufgeteilt wird, um mindestens 250C höher ist als die Curietemperatur derOC'-Phase.
Es stellt sich heraus» dass ein mit Hilfe des erfindv.ngsge>massen Verfahrens hergestellter Dauermagnet eine höhere Remanenz, B , hat und folglich ein höheres (BH) -Produkt, Ausserdem hat er oft auch eine höhere Koerzitivkraft, H , als bei der Herstellung ohne Deformation«.
Es sei bemerkt, dass sich die Wärmebehandlung, wahrend dor elastisch deformiert wird, über einen Teil des Temperaturbereiches zwischen T und T , über den ganzen Bereich T bis T und über einen Bereich,
OC OC
der unterhalb T endet, erstrecken kann. So kann es beispielsweise auch eine isotherme Behandlung sein bei einer Temperatur unterhalb T .
Wenn die Legierung auf eine Temperatur unter T abgekühlt
ist, können zur Erhaltung magnetischer Anisotropie die elastische Deformation und die an sich bekannte Wärmebehandlung in einem Magnetfeld gleichzeitig stattfinden. Auch ist es möglich, dass der elastischen Deformation eine Wärmebehandlung in einem Magnetfeld folgt.
Eine Aueführungsform des erfindungsgemessen Verfahrens ist daher, dass unter der Curietemperatur die Deformation zusammen mit einer Behandlung in einem Magnetfeld oder zunSchst die Deformation und danach die Behandlung in einem Magnetfeld stattfindet.
Insbesondere ist eine Ausführungsform des arfindungsgemResen Verfahrene dadurch gekennzeichnet, dass die Deformation zwischen der Entmischung seaigera-fcur und der Curie temperatur der Od' -Phase stattfindet.
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Denn in diesem Temperaturbereich ist die Erhaltung magnetischer Anisotropie mit Hilfe eines Magnetfeldes nicht möglich*
Es sei bemerkt) dass eine Anwendung des erfindungsgemassen Verfahrene insbesondere bei Legierungen mit einer Kristallorientierung zu einem wesentlichen Gewinn im (BH) -Produkt führt· Die Sichtung der mechanischen KrSfte, welche die Deformation herbeiführen, muss dann entweder senkrecht auf - eine Druckkraft - oder parallel zu — eine Zugkraft -der Vorzugsrichtung sein·
Die Erfindung wird nunmehr an Hand einiger Ausführungsbeispiale nlher erläutert« AusfChrungsbeispiel 1»
Eine Legierung der Zusammensetzung! 32,0^ Cof 1?t5$ S3-J 8,O?6 Al| 8,0$ Ti; 2,5$Cuj Rest Fe, wurde 20 Minuten lang bei einer Temperatur von 125O*C homogenisiert. Danaoh wirde die legierung mit Hilfe von Druckluft (30 l/min.) bis oa. 650*0 abgekühlt und danach wieder auf 835*0 erwärmt. Bei dieser Temperatur wurde da· erhalten· Stäbchen {20mm φ und 2^ mm lang) aus der Legierung 20 Minuten lang eines Magnetfeld von 3000 Oe abgesetzt und danaoh mit einer Geschwindigkeit von 1,5*C/s mit Zimmertemperatur abgekühlt. Nach einer Anlas·behandlung von 16 Stunden bei 650*0, 9 Stunden bei 585*0 und 15 Stunden bei 5500C, wurden die nachfolgenden magnetischen Werte gemessen!
c " 5 .2. 106 GOe
Hc - 1910 Oe
Br - 7400 G
Bin Stlbohen aus derselben Legierung vie oben wurde nun nach Homogenisierung beim Durchlaufen des Temperaturbereiche* von 925*0 Ui 650*0 einem allseitigen Druck von ca. 1000 kg/ora auegesetit. Danaoh folg-
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te eine Behandlung entsprechend derjenigen, der des obengenannte nicht deformierte Stäbchen ausgesetzt wurde* Die Entmischungstemperatur der Legierung betrug 900*Cj die Curietemperatur 860*C. Die nachfolgende magnetischen Eigenschaften wurden gemessen!
«max - 5 f8. 106 GOe
H
C		 2020 Oe
Br 7530 G
Ausfflhrunflsbeispiel 2.
Es wurde von einer Legierung mit derselben Zusammensetzung wie die des Aueführungsbeispiels 1 ausgegangen. Nun hatte das StSbchen Jedoch einen Durchmesser von 20 mm und eine Lange von 25 aa sowie eine Krietallorientierung.
Die Legierung wurde 20 Minuten lang bei 1240*C homogenisiert, danach mit Hilfe von Druckluft bis 650*0 abgekühlt, darauf 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 825*C einem Magnetfeld von 3000 Oe ausgesetzt und sum Schluss angelassen (2 Stunden bei 650*0 und 20 Stunden bei 585*0).
Die am Stäbchen gemessenen magnetischen Eigenschaften warent
B - 8720 G r
H « 1905 0·
ο
(BH)m - 8,2.106 GOe
Ein Stäbchen aus derselben, ebenfalls kristallorientierten legierung wurde nun zwischen 925*0 und 650*0 einem allseitigen Druck von ca. 1000 kg/om ausgesetzt, wonach es dieselbe Behandlung wie obenstehend erfuhr.
Die geaessenen magnetischen Eigenschaften warent
Έ - 9O8O G r
H0 - I960 Oe
" 9i3.1O6 GOe
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Ausführungsbeispiel 3»
Ausgangslegierungj 34>5# Co; 14,55ε Nif 8,0$ Al; 6,0$ Ti; 2,5$ Cu; Rest Pe. T « 875eCj T - 8650C.
O C
Ein StSbchen (Durchmesser 20 mm, LSnge 25 mm) aue dieser · Legierung, kristallorientiert, wurde 20 Minuten lang bei 124.O0C honogeni- ■ eiert, danach mit Hilfe von Druckluft auf ca. 700pC gekühlt und zum Schluss auf 8250C erwSrmt. Bei 825*0 wurde das Stäbchen 20 Minuten lang einem Magnetfeld von 3OOO Oe ausgesetzt, danach auf Zimmertemperatur abgekühlt und zum Schluss angelassen ( 2 Stunden bei 65O0C; 20 Stunden bei 585'C).
Die am StSbchen gemessenen magnetischen Eigenschaften wareni
Br - 10 - .200 6. 106 G
Hc 1 .600 Oe
«max 10, GOe.
Ein StSbchen aus derselben ebenfalls kristallorientierten Legierung wurde nach Homogenisierung beim Abkühlen in Druckluft von auf Zimmertemperatur einer Zugspannung von 700 kg/cm ausgesetzt.
Danach folgte eine Behandlung entsprechend der des nicht deformierten StSbchens, wie obenstehend beschrieben wurde.
Die gemessenen magnetischen Eigenschaften wareni B - IO.O50 G H - 1,570 Oe
- 10,4.106 GOe.
Hieraus geht hervor, dass bei einer Legierung, bei der T um weniger als 25PC höher ist als T , das erfindungegemSsse Verfahren keinen Effekt ergibt.
Ausführungsbeispiel 4»
Ausgangslegierungi 38,0$ Co; 15t0$ Ni| 8$ Al; 8,0$ Ti;
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-8- PHN. 4298.
Cuf 0,5$ Sn; Rest Pe. TQ - 925*Cj Tq - 8650C.
Nach 20 minutiger Homogenisierung bei 1240*0, AbkuMtujsrg in Druckluft (30 1/min) auf ca. 750*0, 20 minutiger Behandlung in einem Magnetfeld von 3OOO Oe -bei einer Temperatur von 820*0, einer Abkühlung auf Zimmertemperatur mit einer Geschwindigkeit von oa. 0t8*c/s und einer abschliessenden Anlassung (2 Stunden bei 65O*Oj 20 Stunden bei 585*C) wurde ein nicht-kristallorientiertes Stftbchen (Burohmesser 20 mm, LSnge 30 mm) mit den nachfolgenden magnetischen Eigenschaften erhalten:
B - 6720 G r
Hc - 1950 Oe
(BH)mftx - 4f6.106 GOe.
Ein ebenfalls nicht-kristallorientiertes StSbchen aus derselben Legierung wurde wShrend der Abkühlung nach Homogenisierung zwischen 920*0 und 75O0C einem allseitigen Druck von ca. 1000 kg/cm ausgesetzt. Die weitere Behandlung entsprach der obenstehend genannten Behandlung.
Die gemessenen magnetischen Eigenschaften waren«
B„ '- 74ΟΟ G r
H - 2Ο65 Oe ο
(BH)oax - 5t9.1O6 GOe. Ausführungsbeispiel 5»
Ausgangslegierung: dieselbe wie im Ausföhrungsbeispiel 4. Kur hatte das StSbohen (Durchmesser 20 mm, Lange 70 mm) aus der Legierung eine Kristallorientierung, Die Behandlung entsprach weiter der naoh Ausführungsbeispiel 4·
Die gemessenen magnetischen Eigenschaften waren, ohne dass mechanische Deformation stattgefunden hattet
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-9- PHN. 4298.
B » 9200 G . '
H - 1960 Oe
9»1.1Ο6 GOe.
Ein Stäbchen aus der obengenannten Legierung wurde nach Homogenisierung in Druckluft auf Zimmertemperatur abgekühlt. Von 9250C bis Zimmertemperatur wurde das StSbchen einer Zugspannung von 700 kg/cm ausgesetzt. Danach folgte eine gleiche Behandlung wie sie im Aueführungsbeispiel 4 beschrieben wurde.
Die gemessenen magnetischen Eigenschaften waren? Br - 9750 G Hc - 1965 Oe
11,3.1O6 GOe.
In der graphischen Darstellung ist der Verlauf der Entmagnetisierungekurve der beiden Dauermagneten nach dem Aueführungebeispiel 5 dargestellt.
Die Kurve 1 gehört zu dem Magneten, der wShrend der Herstellung nicht deformiert wurde, die Kurve 2 gehört zu dem Magneten, der durch das erfindungsgemlsse Verfahren hergestellt wurde.
Es stellt sich heraus, dass wenn bei der Abkühlung eine Deformation auftritt, B; zugenommen hat, die Entmagnetisierungskurve "runder*
ist und dass auch H höher ist. Aus der Kurve lSsst «loh folgern, dass das (BH.) -Produkt grosser sein wird, als wenn nicht nach der Erfindung deformiert ist.
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Claims (4)

  1. -10- PHN. 4298.
    PATENTANSPRÜCHE!
    1* Verfahren zum Herstellen eines MagnetkBrpers mit anisotropen
    dauermagnetischen Eigenschaften« dessen für dieses Eigenschaften wesentlicher Teil eine Legierung auf Basis von Al-Ni-Co-Fe ist, die nach Homogenisierung einer Wärmebehandlung.ausgesetzt wird, wobei die homogei» Phase in eine Fe-Co-reiche Phase (OC') und eine Ni-Al-reiohe Phase (pt) aufgeteilt wird» wShrend welcher Behandlung die Legierung auf mechanischem Wege elastisch deformiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung die nachfolgende Zusammensetzung hatt 28 -4296 Co 10 - 20# Ni 6 - 1056 Al 2 - 8# Cu 4 - 1056 Ti,
    Bests hauptsächlich Fe, wobei die Temperatur, bei der die homogene Phase in die PhasenOt· undOL*
    aufgeteilt wird (die Entmischungstemperatur) um mindestens 25*C höher liegt als die Curietemperatur der°£'-Phase.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1« dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Curietemperatur die Deformation zusammen «it einer Behandlung in einem Hagnetfeld stattfindet oder dass die Behandlung in einem Magnetfeld der Deformation folgt.
  3. 3. Verfahren naoh Anspruch 1 ode? S; dadurch gekennzeichnet, dass die Deformation zwischen der Entaischtmgntenp&r&tur und der Curietemperatur derO&'-Phase stattfindet.
  4. 4. Verfahren naoh Anspruch 1,2 oder JJ, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus orientierten Kristallen besteht und dass die De formationskraft (-krEfte) derart geriohtet ist (sind), dass im Körper eine
    109815/1326
    . . -11- PHK. 4298.
    Zugspannung in der Vorzugsrichtung entsteht·
    5· MagnetkBrper, der mit Hilfe eines Verfahrens nach einem -der vorstehenden Ansprüche hergestellt wurde·
    109815/1326
    Leerseite
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