DE897925C

DE897925C - Temperaturabhaengiger magnetischer Mehrfachwerkstoff

Info

Publication number: DE897925C
Application number: DEH965D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm Dr Ackermann
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1943-01-10
Filing date: 1943-01-10
Publication date: 1953-11-26

Description

Temperaturabhängiger magnetischer Mehrfachwerkstoff In der Technik werden eine Reihe von Legierungen benutzt, die eine mit steigender Temperatur stark fallende Permeabili.tät aufweisen. Diese Legierungen finden insbesondere Verwendung als magnetische Nebenschlüsse @im Kraftfeld von Dauermagneten, deren Kraftfluß einen von der Temperatur unabhängigen Wert aufweisen soll. Sie können außerdem bei allen Zwecken Verwendung finden, bei denen. es darauf ankommt:, auf magnetischem Wege eine Temperatur oder temperaturabhängige Eigenschaft zu messen. Diie Wirkung dieser Werkstoffe beruht darauf, daß sie einen in der Nähe der Raumtemperatur liegenden Curiepunlct,bes,itzem und in der Nähe dieses Punktes die thermischen Änderungen der Permeabilität am größten sind. Auf dem vorbezeichneten Wege gelingt es nur, Werkstoffe herzustellen, deren Permeabilität mit steigender Temperatur abnimmt. Die im folgenden gekennzeichnete Erfindung macht es sich nun. zur Aufgabe, einen temperaturabhängigen magnetischen Werkstoff zu schaffen, der im Gegensatz zu den bekannten Legierungen auch eine mit steigender Temperatur ansteigende Permeabilität aufweisen kann und beispielsweise zur Beeinflussung eines Schwingungskreises in Abhängigkeit von der Temperatur dient.
Die Erfindung geht von der bekannten Erscheinung aus, daß, sich die Induktionskurve von magnetischen. Werkstoffen durch Anlegung einer homogenen. Zug- oder Druckspannung, bei negativer oder positiver Magnetostriktion des Werkstoffes, abflachen läßü. Dies bedeutet, daß sich auch die Perrneabilität dies Werkstoffes- miti der aufgelegten, Spannung verändern läßt.
Weiterhin ist es bekannt, dali man derartig homogene Spannungen in Werkstoffen -bei#pielsweise durch Plattieren von Werkstoffen mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten in. der Art eines Mzhrfachmetallsi erreichen kann. Insbesondere ist auch sichon ein Verfahren vorgeschlagen worden, wie man durch bestimmte Zuordnung von Werkstoffen mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten und verschiedener Magnetostrikt:ion erreichen, kann, daß Legierungen mit einer von, der Feldstärke weitgehend unabhängtigen Permeabilität und guter Stabilität entstehen. Es ist hier hierbei jedoch nicht erkannt worden, daß dieses Verfahren auch zur Herstellung von Legierungen geeignet ist, die eine stark temperaturabhängige Permeabilität aufweisen, so daß durch diese neue Erkenntnis dein durch das bekannte Verfahren hergestellten Legierungen ein weiteres neuess Anwendungsgebiet eröffnet wird. -Die Verwendung der nach dem bekannten Verfahren hergestellten Legierungen. für Zwecke, bei denen es auf eine temperaturabhängige Psrmeabilität ankommt, ist daher Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Man gelangt erfindungsgemäß zu temperaturabhängigen Magnetlegierungen, wenn man Werkstoffe mit positiver Magnetfstriktion A mit solchen mit negativer Magnetostriktion B oder mit unmagnetischen Werksteffen B' vereinigt, wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient der Werkstoffe B oder B' größer ist als der von A. Man kann aber für den gleichen Zweck auch einen Werkstoff reit negativer Magnetostriktion B mit einem urmagnetischen Werkstoff B' verwenden, wobei in diesem Fall der Ausdehnungskoeffizient von B' kleiner sein muß als der von B.
Vorteilhaft ist es@ wenn zum Aufbau der magnetischen Werkstoffe solche Metalle oder Legierungen verwendet werden, die eine möglichst hohe Elas:tizitäts- bzw. Streckgrenze aufweisen, damit beim Abkühlen möglichst hohe-elastische Spannungen auftreten können, ohne daß bleibende Verformungen auftreten, da nur durch die elasstischen Spannungen die nutzbare Änderung der Induktionskurve und damit der -Permeabilität hervorgerufen wird.
Die Herstellung von Mehrfachwerkstoffen gemäß der Erfindung kann durch Plattieren von Werkstoffen, die nach den vorstehend angegebenen Richtlinien ausgewählt sind, erfolgen. Die Spannung im Mehrfachwerkstoff wird dann zweckmäßig dadurch erzeugt, daß man die zu platteerenden Werkstoffe bei erhöhter Temperatur verformt und dann auf Raumtemperatur abkühlen läßt.
Das Plattieren kann dabei durch Aufwalzen, Löten, Schweißen oder durch Sintern mehrerer Schichten verschiedener Werkstoffe oder durch Verbundguß erfolgen.
Vorteilhaft wird der plattierte Mehrfachwerkstoff zur Verfestigung einer Kaltverformung unterworfen, wobei der Kaltverformungsgrad. so gewählt und dem besonderen Verhalten der verw end6fen Werksstoffe angepaß.t wird, daß, eine zusätzliche Verfestigung, aber keine zu hohen unregelmäßigen Verformungsspannungen in den magnetischen Komponenten des Werkstoffes entstehen.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben: Zwei je ro mm dicke Nickelplatten von i5oX30o mm wurden mit einer 2o mm dicken Zwischenplatte aus 36%ügem Nickel-Eisen vernietet und bei 122o° C heiß zu Blech von 5 mm Stärke ausgewalzt. Das nunmehr zu einem Schichtblech verschweißte Band wurde nach einer Weichglühung von 2 Stunden bei rooo° C im Wassenstoff kalt auf 1,2- mm ausgewalzt, bei dieser Stärke wiederum 2 Stunden bei. zooo° C in Wasserstoff zwischengeglüht und um 2o0/9 bei 29o° C schlußverformt.
Bei dieser Temperatur sind die zwei Legierungen also gegeneinander unverspannt. Bei der Abkühlung auf Raumtemperatur nehmen sie Spannungen auf, und zwar wird @sich das Nickel stärker zusammenziehen wollen als das Invar. Das Nickel steht also unter Zug, das Invar unter Druck. Ein Walzen bei höherer Temperatur als 29o° C erhöht die Spannungen bei- Raumtemperatur. Eine Abkühlung auf tiefe Temperaturen (-zoo° C) erhöht diese Spannungen, eine Temperaturerhöhung löst spie.
Da nun Nickel unter Zug seine Induktibn bei konstantem Feld verringert und Invar unter Druck ebenfalls, so entsteht bei Temperaturabnahme eine Erniedrigung der Permeabilität, während bei Temperaturerhölung eine Permeabfitätsszunahme durch Lössen der inneren Spannungen eintritt. Die Abbildung gibt eine Meßkurve eines solchen Mehrfachwerkstoffes wieder. Besonders: bemerkenswert ist dabei die weitgehende Geradlinigkeit mit einer Steigung von z, z °/9rGrad.
Als weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens sei angegeben, daß man einten Mehrfachwerkstoff dadurch aufbauen kann, daß man eine Schicht aus einer Legierung aus etwa 7q.0/9 Eisen, 2o 0/a Nickel, 6°/o, Mangan beiderseits mit, 36%igem Nickel-Eisien plattiert. Beil diesem Mehrfachwerkstoff ist die zuerst genannte Legierung urmagnetisch, das 3:6%ige Nickel-Efsen weist positive Magnetostriktion auf. Der Ausdehnungskoeffizient der ersten Legierung ist größer als: derjenige des 360/aigen Nickel-Eisens. An einem -derartigen Mehrfachwerkstoff wurde bei 20° C eine Permeabilität von 128 und bei 9o° C eine Permeabilität von 338 gemessen, wobei der Anstieg von 2o bis 9o° C annähernd geradlinig erfolgte.
Zu einem Mehrfachwerkstoff, bei dem ein Werkstoff mit negativer Magnetostriktion mit einem unmagnetischen Werkstoff verbunden isst, kann man beispielsweise durch Plattieren von Nickel mit einer Legierung 'aus Eisen mit etwa 36% Nickel und zo bis r 5 % Chrom gelangen. Dabei hat das Nickel negative Magnetostriktion, die Chrom-Nickel-Eisen-Legierung ist urmagnetisch und besitzt eirein kleineren Ausidehnungskoeffizienten als Nickel. Auch bei einer derartigen Verbindung von Werk-Stoffen zu einem Mehrfachwerkstoff ergibt sich ein positiver Temperaturkoeffizient der Permeabilität.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Verwendung von Werkstoffen, die durch schichtweisse Plattierung von metallischen Werkstoffen mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sind, wobei züm Plattieren Werkstoffe mit entgegengesetzter Magnetostriktion oder ein magnetischer und ein unmagnetischer Werkstoff verwendet sind, derart, daß der Werkstoff mit negativer Mabgnetostriktion einen größeren und derjenige mit positiver Maggnetostriktion einen kleineren Ausdehnungskoeffizienten besitzt als der Plattierungspartner, und wobei vorzugsweise sämtliche Werkstoffe eine hohe Elastizitätsgrenze und einen hohen Elastizität'smodul besitzen und wobei beim Verformen, des durch Plattieren hergestellten Mehrfachwerks(toffesi auf die endgültige Dicke der Kaltverformungsgrad so gewählt und dem besonderen Verhalten der verwendeten Werkstoffe angepaßt ist, daß eine zusätzliche Verfestigung, aber keine zu hohen unregelmäßigen Verformungsspannungen in den magnetischen Legierungspartnern des Werkstoffes entstehen, und wobei der so verformte Mehrfachwerkstoff von erhöhter Temperatur auf Raumtemperatur abgekühlt ist, für Zwecke, bei denen es auf temperaturabhängige magnetische Eigenschaften, insbesondere eine mit steigender Temperatur zunehmende Permeabilität des. Werkstoffes, ankommt.
2. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrschichtige Werkstoff zum Ausgleich der ihm innewohnenden Spannungen bei erhöhter Temperatur gewalzt wird.
3. Magnetischer Werkstoff, hergestellt nach Anspruch z und. 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Streifen aus einer Legierung mit 36% Nickel, Rest Ensen beiderseits mit Streifen aus Nickel plattiert ist.