KR810000404B1 - Process for mn-al-c alloys magnet - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 망간 72.0%, 탄소 0.1∼2.5% 나머지 알루미늄으로 된 망간-알루미늄-탄소계 합금주조체에서의 결정입경과 탄소량과의 관계도.1 is a graph showing the relationship between the grain size and the amount of carbon in a manganese-aluminum-carbon alloy casting made of 72.0% manganese and 0.1 to 2.5% carbon.
제2도는 εс(M) 상(相)의 광학 현미경 조직사진.FIG. 2 is an optical micrograph of εс (M) phase.
제3도는 εс(M) 단결정(單結晶)을 고온 가공하였을 때의 가압 방향의 변형율과 가압시간과의 관계도.3 is a relationship between the strain in the pressing direction and the pressing time when the ε (M) single crystal is processed at high temperature.
제4도는 εс-ε'c→τc 변태에서의 결정구조의 변화의 과정을 표시한 도면.4 is a diagram showing the process of change of crystal structure in εс-ε'c → τc transformation.
제5도는 τc(M)상의 광학현미경 조직사진.5 is an optical microscope image of τc (M).
제6도는 가압방향과 포화 변형율과의 관계도.6 is a relationship between the pressing direction and the saturation strain.
제7도는 망간-알루미늄-탄소 합금의 삼원(三元) 조성도.7 is a ternary composition of a manganese-aluminum-carbon alloy.
본 발명은 뛰어난 자기특성, 온도특성, 안정성, 기계적 성질, 내후성, 내식성을 갖고, 특히 자기특성 및 기계적 성질이 개량된 망간-알루미늄-탄소(Mn-Al-C)계 합금자석의 제조법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a manganese-aluminum-carbon (Mn-Al-C) alloy magnet having excellent magnetic properties, temperature characteristics, stability, mechanical properties, weather resistance, and corrosion resistance, and in particular, improved magnetic properties and mechanical properties. .
종래 알려져 있는 망간-알루미늄계 합금자석은 망간 60∼75중량%(이하 단지%라 함)과 나머지는 알루미늄으로 되고, 그 고온상(격자정수 a=2.69A, c=4.38A, c/a=1.63의 비자성육 방정(非磁性六方晶)이하 이를 ε상(相)이라 함)과 상온상(常溫相)[AlMn(γ)상(이하 γ상이라 함)과 β-Mn상에 분해되고 있는 상태의 것]의 중간에 나타나는 준안정상(격자정수 a=3.94A, c=3.58A, c/a=0.908의 면심정방정 이하이를 τ상이라 함)을, 냉각 제어법 또는 담금질, 풀림법 등의 열처리에 의해서 얻은 것으로서, 이 준안정상 으로서의 τ상은 퀴리점 350∼400℃의 자성상으로서, 1955년에 가와노(河野)등에 의해 발견된 것이다.Manganese-aluminum alloy magnets known in the prior art are made from 60 to 75% by weight of manganese (hereinafter referred to as only%) and the remainder of aluminum, and its high-temperature phase (lattice constant a = 2.69A, c = 4.38A, c / a = It is decomposed in non-magnetic growth of 1.63 which is called ε phase and normal temperature phase (AlMn (γ) phase (hereinafter referred to as γ phase) and β-Mn phase). The metastable phase (which is referred to as τ phase below the lattice constant a = 3.94A, c = 3.58A, c / a = 0.908) is referred to as the τ phase. The τ phase as a metastable phase obtained by heat treatment is a magnetic phase having a Curie point of 350 to 400 ° C., which was discovered in 1955 by Kawano et al.
(일본 물리학회 제10회 연회 예고집 제3권 162면 1955년 10월) 그러나 이 망간-알루미늄계 합금의 자기 특성은 BHma×≒0.5×106G.Oe,Bγ≒2200G, BHc≒600Oe 정도에 불과하였다.However, the magnetic properties of this manganese-aluminum-based alloy are about BHma × 0.5 × 10 6 G.Oe, Bγ × 2200 G, and BHc × 600 Oe. It was only.
또, 그후, 이들의 τ상을 냉간(冷間)에서 미분쇄하므로서, 보자력(保磁力)을 강화한 후 분말형성 또는 소결하는 방법도 개발되었으나 이들의 최량의 자기특성의 것으로도, 등방성(等方性) 그대로는, BHma×≒0.6×106G.Oe,Bγ≒1700G, BHc≒1250Oe 정도의 극히 낮은 것에 불과하고, 또 분말 성형품이기 때문에 기계적 강도도 낮고, 실용역에는 거리가 먼 것이었다. 또 이들의 망간-알루미늄계 합금자석을 이등 방성화 하므로서 자기특성을 향상시키려고 시도되어, 그 τ상(자성상)에 강한 냉간가공을 가하는 방법(이하 냉간 가공법이라 함) 또는, 냉간에서 분쇄한 τ상의 분말을 자장중에서 성형하는 방법이나, 또한 이를 소결하는 방법(이하 이들을 자장중 분말 성형법이라 함)등이 제안되었다.In addition, a method of forming or sintering powder after strengthening the coercive force by pulverizing these τ phases by cold was also developed, but isotropic in terms of their best magnetic properties. As it is, they are extremely low, such as BHma x 0.6 x 10 6 G.Oe, Bγ x 1700G, and BHc x 1250Oe, and because they are powder molded products, they have low mechanical strength and are far from practical areas. In addition, an attempt was made to improve magnetic properties by anisotropically forming these manganese-aluminum alloy magnets, and to apply a strong cold working to the τ phase (magnetic phase) (hereinafter referred to as a cold working method) or τ pulverized by cold A method of molding a powder of a phase in a magnetic field, or a method of sintering it (hereinafter, these are referred to as a powder molding method in a magnetic field) has been proposed.
그러나 이들의 이등방성화 방법도 다음과 같은 난점을 가지고 있기 때문에, 공업적인 제조법으로 하는것은 곤란한 것이며, 실용화 되기에는 이르지 못하고 있다.However, these anisotropic methods also have the following difficulties, and therefore, it is difficult to use industrial manufacturing methods and they are not practical.
즉, 이들의 이등 방성화 방법중, 냉간 가공법은, 망간-알루미늄계 합금자석이 극히 단단해서 부서지기 쉬운 기계적 성질을 갖는 일종의 금속간 화합물이기 때문에, 비록 1% 이하의 가공에서도 균열이나 파단(破斷)을 일으키는 것에 대하여, 그 반면, 이등방성화의 정도는 냉간 가공율에 의존하고, 양호한 자기특성을 얻기 위해서는 통상 80% 이상의 큰 가공율이 필요하므로, 망간-알루미늄계 합금자석은 그 가공과정에서 파괴되어 분쇄되어 버리는 결과가 된다. 이들의 대책으로서, 봉상(棒狀)의 τ상의 망간-알루미늄계 합금자석을 비자성 스테인레스 파이프, 예를들어서 25Cr-20Ni 스테인렉스파이프 등에 봉입(封入)하고, 이 파의프를 그대로 슈에딩등의 85∼95% 이상의 강도의 냉간 가공처리를 하므로서 자화우위방향, 즉 봉(棒)의 축방향, 즉 가공압력과 직각방향에 있어서 Br=4280G, BHc=2700Oe, BHmax≒3.5×106G.Oe 정도의 비등방성 영구자석이 얻어지는 것이 알려져 있다.That is, among these isotropicization methods, the cold working method is a kind of intermetallic compound having an extremely hard and brittle mechanical property of manganese-aluminum alloy magnets, so even in the processing of 1% or less, cracking or breaking I), on the other hand, the degree of anisotropy depends on the cold working rate, and a large processing rate of 80% or more is usually required to obtain good magnetic properties. This results in destruction and crushing at. As a countermeasure, a rod-shaped τ-shaped manganese-aluminum alloy magnet is enclosed in a nonmagnetic stainless pipe, for example, 25Cr-20Ni stainless steel pipe, and the corrugation is sued as it is. Cold processing of strength of 85 to 95% or more, Br = 4280G, BHc = 2700Oe, BHmax ≒ 3.5 × 10 6 G in the magnetization upper direction, that is, in the axial direction of the rod, that is, at right angles to the working pressure. It is known that anisotropic permanent magnets of the order of .Oe are obtained.
그러나, 이 방법으로는, 강가공(强加工)이기 때문에, 파이프 내부의 망간-알루미늄계 합금은 비분쇄된 분말상태가 되며, 따라서 스테인레스 등의 파이프로 피복된 세봉(細棒)밖에 얻을 수가 없으며, 더우기, 그 단면이 고르지 않고, 또한 고가로 되기 때문에, 도저히 실용에는 이르지 못하였다.However, in this method, because of the steel working, the manganese-aluminum alloy in the pipe is in a powder state that is pulverized, and thus only a fine rod coated with a pipe such as stainless steel can be obtained. Moreover, since the cross section was uneven and expensive, it was not practical.
또, 이들의 난점을 계량하는 방법으로서, 망간-알루미늄계 합금자석의 τ상을 200℃이하의 온도에서 정수압 압출 가공하는 것도 시도되어, 봉상의 이등방성 망간-알루미늄계 합금자석이 얻어진 보고도 있으나, 그 자기특성은, 자화 우위방향에서 BHmax≒(2.5∼3.6)×106G.Oe 정도에 불과하고, 또 극히 번잡한 정수압 압출가공을 필요로 하기 때문에, 실용역에는 이르지 못하고 있다.In addition, as a method of measuring these difficulties, hydrostatic extrusion processing of the τ phase of the manganese-aluminum alloy magnet at a temperature of 200 ° C. or less has been attempted, and there have been reports that a rod-shaped anisotropic manganese-aluminum alloy magnet has been obtained. The magnetic properties are only about BHmax ≒ (2.5 to 3.6) × 10 6 G.Oe in the magnetization predominant direction, and require extremely complicated hydrostatic extrusion, which has not reached practical use.
또 한편, 자장중 분말 성형법은, 망간-알루미늄계 합금자석의 τ상(자성상)을 기계적으로 분쇄한 후, 분말입자를 자장중에서 프레스 성형하는 방법이나, 이 경우도 최량의 자기특성치로도 자화우위방향에서 BHmax≒1.85×106G.Oe(Br≒3050G, BHc≒2390Oe)정도가 보고된 것에 불과하고, 더우기 번잡한 분쇄공정을 필요로 하고, 또한 얻어진 영구자석의 기계적 성질도 분말 성형품이기 때문에 극히 취약하고, 실용에는 이르지 못하였다.On the other hand, the powder shaping method in the magnetic field is a method of mechanically pulverizing the τ phase (magnetic phase) of a manganese-aluminum alloy magnet, and then press-molding the powder particles in the magnetic field. BHmax ≒ 1.85 × 10 6 G.Oe (Br ≒ 3050G, BHc ≒ 2390Oe) was reported in the superior direction, more complicated grinding process is required, and mechanical properties of permanent magnets obtained are also powder molded products. It is extremely fragile and has not reached practical use.
상술과 같은 망간-알루미늄계 합금자석에대하여, 벌크상으로 뛰어난 등방성의 자기특성을 가진 망간, 알루미늄-탄소계 합금자석이 발명되어, 예를 들어서 미국특허 제3,661,567호에 상술되어 있다.As for the manganese-aluminum alloy magnets as described above, manganese and aluminum-carbon alloy magnets having an excellent isotropic magnetic property in bulk form have been invented and described, for example, in US Pat. No. 3,661,567.
즉, 미국특허 제3,661,567호에 의하면 망간-알루미늄-탄소계 합금자석은 망간, 알루미늄, 탄소 이외의 다른 첨가물 또는 불순물을 함유한 삼원조성 이상의 다원조성이었어도 되지만, 탄소를 필수 구성원소로 하는 것으로서, 또한 이 다원합금 중의 망간, 알루미늄, 탄소의 각 구성비가That is, according to US Pat. No. 3,661,567, the manganese-aluminum-carbon alloy magnet may be a polyatomic or more than tri-atomic composition containing other additives or impurities other than manganese, aluminum, and carbon. The composition ratios of manganese, aluminum, and carbon in polyalloy
의 범위에 있는 합금을 다음과 같이 한정된 조건에서 제조한 경우에 자기특성, 안정성, 내후성, 기계적 강도의 뛰어난 벌크상의 등방성 영구자석으로서 얻어진다.An alloy in the range of is obtained as a bulk isotropic permanent magnet having excellent magnetic properties, stability, weather resistance and mechanical strength when manufactured under the following defined conditions.
즉, 망간, 알루미늄, 탄소의 각 성분이 상기의 조성범위가 되게 배합해서 적어도 1380℃이상 1500℃이하로 가열하여 용해하므로서 탄소를 이 용탕중에 강제적으로 고용(固溶)시킨후, 적당한 주형(鑄型)에 주조한다.In other words, manganese, aluminum, and carbon components are blended in the above composition range, and the carbon is forcibly dissolved in the molten metal by heating to at least 1380 ° C to 1500 ° C. Mold on.
얻어진 주조체를 900℃이상으로 가열하여 균질의 고온상으로 한후, 900℃이상의 온도에서 600℃이하의 온도까지 300℃/분 이상의 냉각속도로 급냉하여 담금질한다.The resultant cast body is heated to 900 ° C or more to a homogeneous high temperature phase, and then quenched by quenching at a cooling rate of 300 ° C / min or more from a temperature of 900 ° C or more to a temperature of 600 ° C or less.
이 담금질된 합금을 480℃∼650℃의 온도로 적당한 시간 가열하여 풀림처리를 하므로서 벌크상이며, 더우기 등방성이면서 BHmax≒1.0×106G.Oe 이상의 자기특성을 갖는 망간-알루미늄-탄소계 합금자석이 얻어지며, 이 자기특성은 등방성 망간-알루미늄계 합금자석의 2배 이상에 달한다.This quenched alloy is heated in a temperature of 480 ° C. to 650 ° C. for a suitable time to be annealed, and is bulk in shape. Moreover, the manganese-aluminum-carbon alloy magnet isotropic and has magnetic properties of BHmax ≒ 1.0 × 10 6 G.Oe or more. This magnetic property is more than twice that of an isotropic manganese-aluminum alloy magnet.
본 발명자들은 망간-알루미늄-탄소계 합금자석의 제조조건이 상술과 같이 한정된 경우에 특히 자기특성이 향상하는 이유에 대하여 그후 상세히 검토한 결과 망간-알루미늄-탄소계 합금자석에서의 탄소의 존재상태, 즉, 그 제조조건과 자기특성이 다음에 설명하는 바와같이 복잡, 또한 밀접한 관계에 있기 때문이라는 것이 명백하게 되었다.The present inventors have examined in detail the reason why the magnetic properties are improved especially when the manufacturing conditions of the manganese-aluminum-carbon alloy magnets are limited as described above. That is, it became clear that the manufacturing conditions and the magnetic properties are complicated and closely related as described below.
따라서 탄소의 존재상태가 적절하게 되지않는 제조건하에서는 비록 망간, 알루미늄, 탄소의 조성비가 상술의 범위에 있고, 더우기 τ상이 충분히 존재하여도 등방성망간-알루미늄계 합금자석과 같은 정도의 낮은 자기특성 밖에 나타내지 않는다.Therefore, in the case of manufacturing conditions where the existence of carbon is not appropriate, even if the composition ratio of manganese, aluminum and carbon is in the above-described range, and even if τ phase is sufficiently present, only magnetic properties as low as those of isotropic manganese-aluminum alloy magnets Not shown.
망간-알루미늄-탄소계 합금자석에 있어서 뛰어난 자기특성을 갖는 등방성 영구자석을 얻기 위해서는, 이 합금중에 존재하는 상이 주로,In order to obtain an isotropic permanent magnet having excellent magnetic properties in a manganese-aluminum-carbon alloy magnet, the phase present in the alloy is mainly
(1) 고용한(固溶限)이상의 탄소를 강제 고용한 자성상 즉 미국특허 제3,661,567호 명세서 기재의 체심정방정의 상(단, 상기 미국특허 명세서에서는, 이 자성상의 원자배열을 나타내는 단위결정 격자로서 체심정방정의 표현법을 채용하고 있으나, 본 명세서에서는 같은 원자배열을 나타내는 단위결정 격자로서의 또 하나의 표현법인 면심정방정의 표현법을 채용하여, 이하 이 자성상을 면심정방정의 상으로서 설명한다.)(1) Magnetic phase in which solid carbon is more than solid solution employed, i.e., the body-centered crystal phase described in US Patent No. 3,661,567 (except in the US Patent Specification, the unit crystal indicating the atomic arrangement of the magnetic phase) As the lattice, a representation of body-centered equations is employed. However, in the present specification, a representation of a face-centered equation, which is another representation of a unit crystal lattice representing the same atomic arrangement, is adopted. do.)
(2) 나머지 부분의 과잉탄소를 탄화알루미늄(Al4C3등) 이외의 탄화물로서 풀림공정으로 미세한 입상 또는 그 물눈상으로 추출시킨 Mn3Alc 또는 이와 유사한 면심입방정의 상으로 되고, (1)을 주체로하여, (2)를 합금중에 미세하게 입상 또는 그물눈상으로 분산, 추출시키고 있는 것이 필요하다는 것이 명백히 되었다.(2) The excess carbon in the remaining portion is a carbide other than aluminum carbide (Al 4 C 3, etc.), which is a phase of Mn 3 Alc or similar face-centered cubic crystal obtained by extracting into fine granules or water droplets by annealing process, (1) It is evident that it is necessary to disperse and extract (2) in the form of fine grains or meshes mainly in the alloy.
그리고 이 합금이 상술의 상 상태에 있는 것은 자기특성의 향상에 유효할 뿐 아니라, 자성상의 안정성에 있어서도 유효한 것이 명백하여졌다.It is evident that the alloy is in the above-described phase state not only for improving the magnetic properties but also for the stability of the magnetic phase.
이 탄소의 존재상태는 X선회절, 광학현미경, 전자현미경 및 화학분석으로 확인되었다.The presence of this carbon was confirmed by X-ray diffraction, optical microscope, electron microscope and chemical analysis.
또한 Mn3Alc 는 퍼로브 스카이트(Perovskite)형의 면심입방정구조(격자상수 a=3.87A)를 갖는 화합물로서 δo(θ) 99.6erg/g.Oe의 강자성체이지만, 퀴리점이 15℃로 상온에서는 비자성이기 때문에 망간-알루미늄-탄소계 합금중에 존재하는 경우도 Mn3Alc 그 자체는 망간-알루미늄-탄소계 합금자석의 자성에 기여하고 있지 않다.In addition, Mn 3 Alc is a compound having a perovskite type face-centered cubic structure (lattice constant a = 3.87A), but a ferromagnetic material having a δo ( θ ) of 99.6 erg / g.Oe, but the Curie point is 15 ° C. at room temperature. Mn 3 Alc itself does not contribute to the magnetism of the manganese-aluminum-carbon alloy magnet, even if it is present in the manganese-aluminum-carbon alloy because it is nonmagnetic.
또 Al4C3는, 망간이 68.0∼73.0%의 범위내이서 탄소량이 (1/3Mn-22.2)%를 초과해서 함유되는 망간-알루미늄-탄소계 합금에 있어서 존재하는 탄화물로, 망간-알루미늄-탄소계 합금의 응고점 이상의 온도에서 생성되며, 응고점 미만의 온도범위 내에서는, 열처리에 의해서 생성 또는 소멸하는 일은 없다.Al 4 C 3 is a carbide present in the manganese-aluminum-carbon alloy containing manganese in a range of 68.0 to 73.0% and containing carbon in excess of (1 / 3Mn-22.2)%. It is produced at a temperature above the freezing point of the carbon-based alloy, and within the temperature range below the freezing point, it does not form or disappear by heat treatment.
Al4C3는, 공기중의 습기 등의 수분에 의해서 가수분해되어서 합금에 균열을 발생시키며, 또한 가수분해의 진행에 따라서, 결국에는 합금을 붕괴하기에 이르게 한다.Al 4 C 3 is hydrolyzed by moisture such as moisture in the air to cause cracks in the alloy, and eventually, as the hydrolysis proceeds, the alloy eventually collapses.
망간-알루미늄-탄소계 합금에서의 자성상에의 탄소고용한은 X선 회절에 의한 결자상수의 측정 및 자기(磁氣) 저울에 의한 퀴리점의 측정에서 72%망간 조성인 곳에서는 0.6%, 70% 망간의 조성인 곳에서는 0.4%이며, 68.0-73.0%망간의 조성 범위내에서의 탄소고용한은(1/10Mn-6.6)%인 수식(數式)으로 나타낼 수 있는 것이 밝혀졌다.The carbon employment limit of the magnetic phase in the manganese-aluminum-carbon alloy is 0.6% in the measurement of the loss coefficient by X-ray diffraction and 72% in the measurement of the Curie point by a magnetic balance. Where the composition of 70% manganese is 0.4%, it has been found that the carbon employment limit within the composition range of 68.0-73.0% manganese can be represented by a formula (1/10 Mn-6.6)%.
한편 그 고온상중에의 탄소의 고용한은 830℃의 온도에서는 자성상에의 탄소고용한과 대체로 같지만, 900∼1210℃의 온도범위에서는 0.8∼2.0%의 탄소가 고용되어, 900℃이상의 온도로부터의 담금질 공정에 의한 과도냉각에 의해, 고용한은(1/10Mn-6.6)% 이상의 탄소를 강제 고용시킨 고온상을 얻을 수가 있다.On the other hand, the solubility of carbon in the high temperature phase is generally the same as that of the magnetic phase at a temperature of 830 ° C, but 0.8 to 2.0% of carbon is dissolved in the temperature range of 900 to 1210 ° C, and the temperature is higher than 900 ° C. By overcooling by the quenching process, a high-temperature phase obtained by forcing solid solution of dissolved silver (1/10 Mn-6.6)% or more can be obtained.
이와 같이 망간-알루미늄-탄소계합금에 있어서, 고용한 이상의 탄소 즉(1/10Mn-6.6)% 이상의 탄소를 강제고용시킨 고온상을 εc상이라 약칭하고, 고용한 미만의 탄소를 함유한 고온상의 ε상과 구별한다.In this manner, in the manganese-aluminum-carbon alloy, the high temperature phase in which the solid solution of carbon in the form of solid solution is more than (1 / 10Mn-6.6)% or more is abbreviated as εc phase and the high temperature phase containing less than carbon solution is employed. Distinguish from ε phase.
또 고용한 이상의 탄소를 강제고용시킨 자성상을 τc상으로 약칭하고, 고용한 미만의 탄소를 함유한 자성상의 τ상과 구별한다.In addition, the magnetic phase which forcibly employ | adopted the above-mentioned solid solution carbon is abbreviated to (tau) c phase, and is distinguished from the (tau) phase of the magnetic phase containing less than the carbon solution dissolved.
이 εc상의 합금에 전술의 풀림처리를 하면, 전술의 τc상을 주체로하여 Mn3AlC또는 이와 유사한 면심입방정의 상을 합금중에 미세하게 입상 또는 그 물눈상으로 분산시킨 상 상태를 얻을 수가 있다. 그러나 900℃이상의 온도로부터의 담금질 공정에 있어서 830-900℃의 온도영역을 10℃/분 이하의 냉각속도로 서냉한 후 이 온도에서 담금질을 한 경우, 또는 830℃이상 900℃미만의 온도범위내로 7분간 이상 바람직하기는 10분 이상 유지한후 그 온도에서 담금질하였을 때의 εc상에서는, εc상 내에 εc(0001)면인 특정의 결정면과 평행으로 1-10μ의 간격을 유지하여 층상으로 정열된 Mn3AlC가 추출되어 있으며, 이 층상 Mn3AlC는, εc(0001)//Mn3AlC(111)인 결정 방위관계를 가지고 있는 것이 광학 현미경 관찰 및 X선 회절로 명백하게 되었다.When the above-mentioned annealing treatment is performed on the εc phase alloy, it is possible to obtain a phase state in which Mn 3 AlC or similar face centered cubic phases are dispersed finely in the alloy or in the shape of water in the alloy mainly based on the τc phase described above. However, in the quenching process from a temperature above 900 ° C., when the temperature range of 830-900 ° C. is cooled slowly at a cooling rate of 10 ° C./min or less and then quenched at this temperature, or within a temperature range of 830 ° C. or above 900 ° C. At least 7 minutes, preferably at least 10 minutes, in the εc phase when quenched at the temperature, Mn 3 AlC arranged in a layer by maintaining an interval of 1-10μ in parallel to a specific crystal plane of the εc (0001) plane in the εc phase Was extracted, and it became apparent by optical microscopy and X-ray diffraction that this layered Mn 3 AlC has a crystal orientation relationship of εc (0001) // Mn 3 AlC (111).
단, 상기의 기호//는, 쌍방의 결정면이 서로 평행관계에 있는 것을 나타내고, 이하 어떤 상의 결정면과 다른 상의 결정면과가 서로 평행관계에 있을때(결정면)//(결정면)인 기호로 표시한다. 또한 층상 Mn3AlC에 사이를 둔 1∼10μ간격내의 εc상을 전자현미경으로 상세히 관찰하면, 광학현미경으로는 명확하지 않지만, 전자현미경으로는 0.1∼1μ의 간격으로 상술과 같은 결정 방위관계를 가진 Mn3AlC상 및 그와 유사한 면심입방정의 상이 εc(0001)면에 추출되어 있는 것이 확인되었다.However, the above symbol // indicates that both crystal planes are in parallel relationship with each other, and is represented by the symbol which is below when the crystal plane of one phase and the crystal plane of another phase are in parallel relationship with each other (crystal plane) // (crystal plane). In addition, when the εc phase within the 1 ~ 10μ interval between the layered Mn 3 AlC is observed in detail by the electron microscope, it is not clear by the optical microscope, but the electron microscope has the crystal orientation relationship as described above at the interval of 0.1 ~ 1μ. It was confirmed that the Mn 3 AlC phase and a similar face center cubic phase were extracted on the εc (0001) plane.
이와 같이 층상으로 Mn3AlC상을 추출시키는 열처리, 즉 830∼900℃의 온도영역을 10℃/분 이하의 냉각속도로 냉각하거나, 또는 830℃이상 900℃미만의 온도범위내에서 7분간 이상 유지하는 열처리를 특히 M처리라고 호칭하고, 이 M처리에 의해서 추출한 층상 Mn3AlC상을 함유한[εc상+층상 Mn3AlC상]의상 상태를 εc(M)상이라 약칭한다.As such, a heat treatment for extracting the Mn 3 AlC phase into the layer, that is, cooling the temperature range of 830 to 900 ° C. at a cooling rate of 10 ° C./min or less, or maintaining it for at least 7 minutes in a temperature range of 830 ° C. or more and less than 900 ° C. The heat treatment to be referred to is specifically referred to as M treatment, and the phase state of [[epsilon c phase + layered Mn 3 AlC phase] containing layered Mn 3 AlC phase extracted by this M treatment is abbreviated as εc (M) phase.
εc(M)상의 합금에서의 매트릭스의 εc상의 탄소량은, M처리에 의해서, 830℃에서의 고온상의 탄소고용한 가까이까지 감소되어 있는 것이 X선 회절, X선 미량분석 및 화학분석으로 확인되었다.It was confirmed by X-ray diffraction, X-ray microanalysis and chemical analysis that the amount of carbon in the εc phase of the matrix in the alloy of the εc (M) phase was reduced to near the carbon employed at high temperature at 830 ° C by M treatment. .
εc(M)상의 합금에 전술의 풀림처리를 한 바 매트릭스의 εc상은 τc상으로 변태하여 자석이 되었으나, 그 자기특성은 극히 낮고, 동방성의 망간-알루미늄계 합금의 자기특성과 같은 정도에 불과하였다.When the above-mentioned annealing treatment was performed on the εc (M) phase alloy, the εc phase of the matrix was transformed into a τc phase to become a magnet, but its magnetic properties were extremely low, and were similar to those of the isotropic manganese-aluminum alloy. .
이 풀림처리후의 합금의 상 상태를 광학 현미경으로 관찰한 바, 풀림처리전의 층상 Mn3AlC상은 그대로의 상태로 존재하고, 전술한 미세한 입상 혹은 그 물눈상의 Mn3AlC 또는 그와 유사한 면심입방정상은 거의 인정되지 않았다.When the phase state of the alloy after the annealing treatment was observed under an optical microscope, the layered Mn 3 AlC phase before the annealing treatment remained intact, and the above-described fine granular or Mn 3 AlC or a similar face-centered cubic phase of the water grating was Hardly recognized.
εc(M)상의 풀림처리에 의해서 얻어지는 [ τc상+층상 Mn3AlC 상]을 τc(M)상이라 약칭한다.[τ c phase + layered Mn 3 AlC phase] obtained by annealing of the εc (M) phase is abbreviated as τc (M) phase.
또한 [τc상+층상 Mn3AlC 상]은 M처리후, 이 M처리 온도영역 예를들면 830℃의 온도에서 300℃/분이하의 냉각속도로 서냉하여도 얻어지며, 이와 같이하여 얻어진 [ τc상+층상 Mn3AlC 상]도 τc(M)상이라 약칭한다.In addition, [τc phase + layered Mn 3 AlC phase] is obtained even after slow cooling at a cooling rate of 300 ° C./min or less in the M treatment temperature range, for example, at a temperature of 830 ° C., and thus obtained [τ c Phase + layer phase Mn 3 AlC phase] is also abbreviated as τc (M) phase.
따라서 망간-알루미늄-탄소계 합금자석에 있어서 뛰어난 등방성 영구자석을 얻기 위해서는, 단지 τ상 또는 τc상을 얻는 것이 아니라, 탄소를 강제고용시킨 εc상으로 풀림처리를 하고, τc상을 주체로 하여 Mn3AlC 또는 그와 유사한 면심입방정의 상을 τc상중에 미세하게 입상 또는 그 물눈상으로 분산시켜서 추출시켜 τc상의 세분화 및 미세화를 행하게 하는 것이 필수요건이 된다.Therefore, in order to obtain an excellent isotropic permanent magnet in manganese-aluminum-carbon alloy magnets, instead of simply obtaining a τ phase or a τc phase, the annealing treatment is performed with the epsilon c phase in which carbon is forcibly employed, and the Mn phase is mainly Mn. 3 AlC or similar face-centered cubic phase is finely dispersed in τc phase into fine grains or water droplets, and extracted to make τc phase refinement and refinement.
이와 같이하여 얻어진 망간-알루미늄-탄소계 합금자석의 자기특성은, 벌크상의 등방성으로서, BHmax-1.0×106·G Oe이상이며, 또 그 기계적 강도는 경도 HRc=45, 항장력(抗張力)=1∼2kg/㎟, 신장도=0, 항압력=100kg/㎟, 항절력(抗折力)=7kg/㎟, 이었다.The magnetic properties of the manganese-aluminum-carbon alloy magnets thus obtained are bulk isotropic, which is BHmax-1.0 × 10 6 · G Oe or more, and the mechanical strength thereof is hardness HRc = 45 and tensile strength = 1. It was-2 kg / mm <2>, elongation degree = 0, a constant pressure = 100 kg / mm <2>, and a drag force = 7 kg / mm <2>.
그러나 망간-알루미늄-탄소계 합금자석은 중대한 결점으로서, 자기특성을 더욱 향상시키려고 할 경우, 등방성 자석으로서의 성능도 한계에 달하고, 전술의 냉간가공법, 또는 분말 성형법의 어느 방법에 의해서라도 자기특성이 거의 향상되지 않거나, 오히려 저하하는 현상이 있으며 비등방성화에 의한 성능향상도 전혀 기대할 수 없는 것이었다.However, manganese-aluminum-carbon alloy magnets are serious drawbacks, and in order to further improve their magnetic properties, their performance as isotropic magnets has reached a limit, and magnetic properties are hardly achieved by any of the above-described cold working methods or powder molding methods. There was no improvement or rather deterioration, and no improvement in performance due to anisotropy was expected.
본 발명은 미국특허 제3661567호의 망간-알루미늄-탄소계 합금자석을 더욱 발전시킨 것으로서, 그 자기특성을 비약적으로 향상시킨 새로운 고성능 영구자석의 제조법을 제공하는 것이다.The present invention further develops the manganese-aluminum-carbon alloy magnet of US Patent No. 3661567, and provides a method for producing a new high-performance permanent magnet that has dramatically improved its magnetic properties.
본 발명은 벌크상으로 BHmax-6.0×106G .Oe 이상에서 9.2×106G.Oe에 달하는 자기특성을 갖는 극히 이동방성화도가 높은 이동방성 망간-알루미늄-탄소계 합금자석의 제조법을 제공하는 것이다.The present invention provides a method for producing a highly mobile anisotropic manganese-aluminum-carbon alloy magnet having a high mobile anisotropy having a magnetic property of BHmax-6.0 × 10 6 G .Oe in a bulk phase of 9.2 × 10 6 G.Oe or more. It is.
또 본 발명은 벌크상으로 BHmax-4.8×106G .Oe 이사에서 6.3×106G.Oe에 달하는 자기특성을 갖는 이등방성 망간-알루미늄-탄소계 합금자석의 제조법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention provides a method for producing anisotropic manganese-aluminum-carbon alloy magnets having magnetic properties of BHmax-4.8 × 10 6 G .Oe in bulk and having 6.3 × 10 6 G.Oe.
또 본 발명에 따르면 이등방성 자석으로서의 자화용이축(磁化容易軸)방향도 임의로 선택할 수가 있다.According to the present invention, the biaxial direction for magnetization as an isotropic magnet can also be arbitrarily selected.
또 본 발명이 제공하는 이등방성자석과 극히 이등방성화도가 높은 이등방성자석 및 이들의 중간단계의 영구자석군은, 비중이 5.1로 가볍고, 종래 기지의 영구자석군과 비교하여도 중량당 에너지가 최고도에 달하는 것으로서, 예를들면 이등방성(Ba,Sr) 페라이트 자석의 2∼3배, 알니코계 자석의 1,5∼2배의 중량당 에너지를 갖는 극히 뛰어난 자기특성을 갖는 영구자석군이다.In addition, the anisotropic magnets provided by the present invention, anisotropic magnets having extremely high anisotropy degree, and their intermediate-stage permanent magnet groups have a specific gravity of 5.1, and have an energy per weight even when compared with conventional permanent magnet groups. Permanent magnet group with extremely high magnetic properties, reaching the highest level, for example, having energy per weight of 2-3 times that of anisotropic (Ba, Sr) ferrite magnets and 1,5-2 times that of alnico magnets. to be.
본 발명자들은 망간-알루미늄-탄소계 합금자석이 전술과 같이 극히 단단하고, 또 소성(塑性)을 갖지 않는 금속간화합물형의 합금인데도 불구하고 530℃∼830℃의 특정의 온도범위에서 비정상으로 큰 소성을 갖는 새로운 특정의 상 상태가 존재하는 것을 발견하고, 이 새로운 현상에 의해서 이상소성 영역에서의 고온가공과, 또한 탄소의 존재상태의 적절 또한 유효한 활용에 의해, 예측할 수 없을 정도로 극히 뛰어난 자기특성을 갖는 벌크상의 비등방성의 망간-알루미늄-탄소계 합금자석을 얻는 것에 성공한 것이다.The present inventors found that manganese-aluminum-carbon alloy magnets are abnormally large in a specific temperature range of 530 ° C to 830 ° C even though the alloys of the intermetallic compound type are extremely hard and have no plasticity as described above. The discovery of the presence of a new specific phase state with sintering, and this new phenomenon leads to unpredictable magnetic properties, which is unpredictable by high temperature processing in the anisotropic region and also by the appropriate and effective utilization of the presence of carbon. It was successful in obtaining a bulk anisotropic manganese-aluminum-carbon alloy magnet having
상술과 같은 고온가공에 의한 비약적인 자기특성의 향상은 망간-알루미늄-탄소계 합금자석이 갖는 특유한 기구에 의한 새로운 현상으로서, 예를들면 망간-알루미늄계 합금자석의 경우는 580℃이상에서 근소하게 소성은 나타나지만, 530℃이상의 고온가공에서는 자기특성의 향상은 전혀 확인할 수 없으며, 오히려 자기특성이 대폭적으로 저하되는 것을 확인하였다.The rapid improvement of magnetic properties by the high temperature processing as described above is a new phenomenon due to the unique mechanism of manganese-aluminum-carbon alloy magnets. For example, the manganese-aluminum alloy magnets are slightly baked at 580 ° C or higher. In the high temperature processing of 530 ° C. or higher, the improvement of the magnetic properties could not be confirmed at all, but rather the magnetic properties were significantly reduced.
다음에 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Next, the present invention will be described in more detail.
[비교예 1]Comparative Example 1
화학분석치로 망간 72.28%, 알루미늄 26.64%, 탄소 1.08%의 조성을 갖는 망간-알루미늄-탄소합금의 εc상으로 된 단결정을 만들었다.The chemical analysis produced a single crystal of the εc phase of the manganese-aluminum-carbon alloy having a composition of 72.28% manganese, 26.64% aluminum and 1.08% carbon.
이 망간-알루미늄-탄소합금의 εc단결정을 얻기 위한 제요인을 검토한 결과, 단결정화에 필요한 결정성장은 탄소의 고용도에 의존한다는 것이 밝혀졌다.As a result of examining the factors for obtaining the εc single crystal of the manganese-aluminum-carbon alloy, it was found that the crystal growth required for the single crystallization is dependent on the carbon solubility.
즉, εc단결정을 얻기 위해서는 탄소량이(1/10Mn-6.6)%∼(1/3Mn-22.2)%, (단 Mn 68.0∼73.0%)의 범위내에 있을 것, 그리고 또 한 이 탄소를 강제적으로 고용시키기 위한 용해온도로서 적어도 1380℃이상 1500℃로 가열하는 공정을 적어도 1회이상 거치고 있는 것이 필수조건이다.That is, in order to obtain the εc single crystal, the amount of carbon must be in the range of (1 / 10Mn-6.6)% to (1 / 3Mn-22.2)% (wherein Mn 68.0-73.0%), and this carbon is forcibly dissolved. It is essential that the process of heating at least 1380 degreeC or more to 1500 degreeC at least 1 time as a melting temperature to make it melt | dissolve.
예를들면 고용탄소량이(1/10Mn-6.6)%미만인 경우의 ε상은, 결정의 성장이 일어나기 어려우며, 단결정을 얻는 것이 곤란한 것임에 대하여, 고용한(1/10Mn-6.6)%이상의 탄소를 1380℃이상의 용해온도로 강제적으로 충분히 고용시킨 망간-알루미늄-탄소합금은, 결정립의 조대화(粗大化)의 현저한 것이 발견되었다. 따라서 이 합금의 용량을 소위 브리지맨법이나 냉각주형법으로 일단부로부터 냉각하므로서 용이하게 εc 단결정을 얻을 수가 있다.For example, when the amount of carbon employed is less than (1 / 10Mn-6.6)%, the ε phase is difficult to obtain crystal growth, and it is difficult to obtain a single crystal. It has been found that the manganese-aluminum-carbon alloys which are sufficiently dissolved at a melting temperature of not lower than 0 ° C. are remarkable in coarsening of crystal grains. Therefore, the epsilon c single crystal can be easily obtained by cooling the capacity of this alloy from one end by the so-called bridgeman method or the cooling mold method.
εc상의 결정성장은, 예를들면 통상의 주조조건의 다결정체의 경우, 제1도에 표시한 바와같이, 고용한 이상의 탄소량 영역에서 급격히 결정립의 조대화가 현저하게 되어, 탄소의 강제고용량의 증가에 따라서 결정입도의 증대가 인정되지만, 탄소량이(1/3망간-22.2)%를 넘으면, 전술과 같이 과잉탄소가 탄화알루미늄 Al4C3를 형성하기 때문에 바람직하지 않다.The crystal growth of the εc phase is, for example, in the case of polycrystals under ordinary casting conditions, as shown in FIG. It is admitted that the grain size increases with increase, but if the carbon amount exceeds (1/3 manganese-22.2)%, it is not preferable because excess carbon forms aluminum carbide Al 4 C 3 as described above.
따라서 결함이 없는 εc 단결정을 얻기 위한 탄소량으로서는, 전술의 (1/10망간-6.6)∼ (1/3망간-22.2)%의 범위로 한정된다. 이들의 탄소를 강제적으로 충분히 고용시키기 위해서는 적어도 1380℃이상의 온도로 가열되는 공정을 거쳐 있는 것이 필요하고, 1380℃ 미만의 용해온도에서는 고용한 이상의 탄소를 강제적으로 고용시킬 수가 없다.Therefore, the amount of carbon for obtaining the εc single crystal without defect is limited to the range of (1/10 manganese-6.6) to (1/3 manganese-22.2)% described above. In order to forcibly solidify these carbons, it is necessary to go through a step of heating at a temperature of at least 1380 ° C or higher, and at a melting temperature of less than 1380 ° C, it is not possible to forcibly solidify more carbon.
일단 강제적으로 고용된 탄소는 어떻게 작은 냉각속도로 서냉, 또는 일정온도로 유지되어도 900℃이상의 온도영역에서는 탄소단체 또는 Al4C3로서 추출하는 것은 인정되지 않았다.Once forcedly dissolved carbon is slowly adsorbed at low cooling rate or maintained at a constant temperature, it is not admitted to extract it as carbon element or Al 4 C 3 in the temperature range above 900 ℃.
따라서, εc단결정을 얻으려고 할 경우, 각 구성원소를 배합하여 1380℃이상으로 가열하여 합금화한 후 단결정화할 수가 있으나, 한편 출발원료로서 미리 1380℃이상의 온도로 용해하고, 강제적으로 고용시킨 망간-알루미늄-탄소계 합금을 재용해하여 사용할 수도 있으며 이 경우에는 εc단결정화를 위한 가열온도로서는 반드시 1380℃이상의 온도는 필요한 것이 아니며, 그 융점 1210∼1250℃이상의 온도로 가열하면 충분하였다.Therefore, in order to obtain εc single crystals, each element may be blended and heated to 1380 ° C. or higher, followed by alloying, and then monocrystallization. The aluminum-carbon alloy may be redissolved and used in this case. As the heating temperature for epsilon c single crystallization, a temperature of 1380 ° C or higher is not necessarily required, and heating to a temperature of 1210 to 1250 ° C or higher is sufficient.
이들의 망간-알루미늄-탄소계 합금의 용량을 일단으로부터 냉각하여 응고시켜서 εc단결정을 얻기 위한 온도제어 조건은 1150∼1250℃의 온도범위를 5∼200℃/cm의 온도구배하에서, 0.5∼10cm/hr의 강하속도로 용탕을 일단으로부터 응고시키거나, 또는 상기 온도범위를 10∼100℃/hr의 냉각속도로 일단으로 부터 응고시켜서 단결정체를 얻어, 이 단결정체를 다시 900℃까지 서냉한후 900℃의 온도에서 300∼3000℃/분의 냉각속도로 900∼500℃의 온도범위를 냉각하여 500℃이하의 온도로 담금질하고, 외경 35mm의 원주형의 εc단결정체를 용이하게 얻을 수가 있었다.The temperature control conditions for cooling and solidifying the capacity of these manganese-aluminum-carbon alloys from one end to obtain εc single crystal are 0.5 to 10 cm / in a temperature range of 1150 to 1250 ° C. under a temperature gradient of 5 to 200 ° C./cm. The melt is solidified from one end at a drop rate of hr, or the temperature range is solidified from one end at a cooling rate of 10 to 100 ° C./hr to obtain a single crystal. The single crystal is slowly cooled to 900 ° C. and then 900 A temperature range of 900 to 500 ° C. was cooled at a temperature of 300 ° C. to 3000 ° C./min to be quenched to a temperature of 500 ° C. or less, and a columnar εc single crystal having an outer diameter of 35 mm could be easily obtained.
이상과 같이하여 얻어진 εc단결정체에서 (0001), (1100), (1120)면을 갖는 8×8×8mm의 입방체 시료를 끊어냈다.The 8x8x8mm cube sample which has (0001), (1100), (1120) plane was cut out from the epsilon c single crystal obtained as mentioned above.
이 끊어낸 εc 단결정 시료를 600℃로 1시간의 풀림처리를 하여 τc상을 얻어, 자기특성을 측정한 바 등방성이었다.This cut εc single crystal sample was subjected to annealing at 600 ° C. for 1 hour to obtain a τc phase and to measure magnetic properties.
자기특성치는Magnetic characteristic value
Br=2750G BHc=1350Oe BHmax=1.1×106G·OeBr = 2750G BHc = 1350Oe BHmax = 1.1 × 10 6 GOe
이며, 통상의 다결정형의 등방성 망간-알루미늄-탄소계 합금자석과 동등한 자기특성이었다.And magnetic properties equivalent to those of a conventional polycrystalline isotropic manganese-aluminum-carbon alloy magnet.
풀림후의 시료의 광학현미경 조직에서는 등방성 자석의 조직과 마찬가지로 미세한 입상 혹은 그물눈상의 Mn3AlC상의 추출이 인정되었다.In the optical microscope structure of the sample after annealing, extraction of the fine granular or mesh-like Mn3AlC phase was recognized similarly to the structure of an isotropic magnet.
그러나 X선회절 결과에서는 회절하는 시료면에 따라서 Mn3AlC상의 회절선 강도가 다르며, 풀림전의 εc 상과 εc (0001)// Mn3AlC(111)인 관계에 있는 배향성을 가진 Mn3AlC상이 약간 많이 존재하는 것이 인정되었다.However, the X-ray diffraction results show that the diffracted ray intensities of the Mn3AlC phases differ depending on the sample surface to be diffracted, and that there are slightly more Mn3AlC phases having an orientation having an εc phase before annealing and εc (0001) // Mn3AlC (111). It became.
또한 끊어낸 면이나 풀림처리 조건을 바꾸어서 상술과 같은 실험을 한 시료에 있어서도, 어느 것이나 등방성자석으로, 자기특성의 향상은 인정되지 않았다.In addition, even in the samples subjected to the above-described experiments by changing the cut surface and the annealing conditions, all of them were isotropic magnets, and improvement of magnetic properties was not recognized.
[비교예 2]Comparative Example 2
비교예 1에서와 같은 방법으로 εc단결정체를 만들고, 이것을 830℃의 온도로 20분간 유지하는 M처리를 한후, 이 온도에서 300∼3000℃/분의 냉각속도로 급냉하였다.An epsilon c single crystal was made in the same manner as in Comparative Example 1, and subjected to M treatment for holding it at a temperature of 830 ° C. for 20 minutes, followed by quenching at a cooling rate of 300 to 3000 ° C./min at this temperature.
얻어진 단결정체는 εc단결정체의 (0001)면에 Mn3AlC상이 전술과 같이, 층상으로 규칙적으로 추출한 상태(εc(M)단결정이라 표현함)에 있으며, 그 방위관계는 전술한 바와같이The obtained single crystal is in a state in which the Mn3AlC phase is regularly extracted to the (0001) plane of the epsilon c single crystal in the layered manner (expressed as the epsilon c (M) single crystal) as described above.
εc(0001)//Mn3AlC (111)εc (0001) // Mn 3 AlC (111)
로서, 매트릭스의 εc상의 탄소량은 고용한 가까이까지 감소되고 있는 것이 ×선회절, ×선 미량분석, 광학현미경 및 화학분석에 의해서 확인되었다.As a result, it was confirmed by the x-ray diffraction, the x-ray trace analysis, the optical microscope, and the chemical analysis that the amount of carbon on the epsilon c phase of the matrix was reduced to the near solution.
제2도는 εc의 매트릭스중에 Mn3AlC상이 층상으로 추출된 상태를 표시한 광학현미경 조직사진(배율 1000배)이다.FIG. 2 is an optical microscope histogram (magnification 1000 times) showing a state in which Mn 3 AlC phases are extracted in a layer of εc matrix.
이상과 같이하여 얻어진 εc(M)단결정체에서 εc의 (0001), (1100), (1120)면을 갖는 8×8×8mm의 입방체 시료를 끊어내서, 570℃로 1시간의 풀립처리를 하고 τc(M)상을 얻었다.In the εc (M) single crystal obtained as described above, an 8 × 8 × 8 mm cube sample having the (0001), (1100), and (1120) planes of εc was cut off, and subjected to annealing treatment at 570 ° C for 1 hour. τc (M) phase was obtained.
이 풀림처리에 의해서 매트릭스의 εc상은 τc상으로 변태하지만, 층상 Mn3AlC(상에는 하등의 변화가 없는 것이 광학현미경 관찰 및 X선회절에 의해 확인되었다.The annealing treatment transformed the εc phase of the matrix into a τc phase, but it was confirmed by optical microscopy and X-ray diffraction that layer Mn 3 AlC (no change in phase) was observed.
얻어진 τc(M)상의 시료의 자기특성은 완전히 등방성으로The magnetic properties of the sample on τc (M) obtained are completely isotropic
Br=2550G BHc=800Oe BHmax=0.67×106G.OeBr = 2550G BHc = 800Oe BHmax = 0.67 × 10 6 G.Oe
이며, 통상의 다결정형의 등방성 망간-알루미늄-탄소계 합금자석보다 낮은 자기특성이었다.The magnetic properties were lower than that of a conventional polycrystalline isotropic manganese-aluminum-carbon alloy magnet.
또 끊어낸 면이나 풀림처리 조건을 여러가지 변경한 경우에 있어서도 어느 것이나 등방성으로서, 자기특성의 향상은 전혀 확인되지 않았다.In addition, even when the cut surface and the annealing conditions were variously changed, all of them were isotropic, and no improvement in magnetic properties was observed.
[실시예 1]Example 1
화학분석치로 망간 72.10%, 알루미늄 26.78%, 탄소 1.12%의 조성을 갖는 망간-알루미늄-탄소합금의 εc(M)상의 단결정체를 비교예 2와 같은 방법으로 작성하고 이 εc(M)상의 단결정체에서 (3304), (1120),(3308)의 3개의 결정면에 각각 평행인 3면을 갖는 10×10×10mm의 입방체 시료를 수개 끊어냈다.Chemical analysis showed that the single crystals of εc (M) on manganese-aluminum-carbon alloys having a composition of 72.10% manganese, 26.78% aluminum and 1.12% carbon were prepared in the same manner as in Comparative Example 2 Several cubic samples of 10 × 10 × 10 mm having three planes parallel to the three crystal planes of (3304), (1120), and (3308) were cut out.
끊어낸 1개의 시료를 550℃의 온도로(3304)면에 수직인 방향에 유압상하 프레스 장치를 사용하여 30kg/mm2의 압력으로 가압하고, εc(M)상의 고온 가압변형을 한 결과 제3도의 변형곡선에 표시함과 같이 가압개시(A점)에서 수분 이내(B점)에 급속한 가압방향의 수축이 일어나고, 급속하고 현저한 소성변형을 일으키는 현상이 발견되었다.One sample cut out was pressurized at a pressure of 30 kg / mm 2 using a hydraulic up-and-down press device in a direction perpendicular to the surface at a temperature of 550 ° C. (3304), and subjected to high temperature pressurization in εc (M). As shown in the deformation curve of the figure, the phenomenon of rapid shrinkage in the pressurization direction occurred within a few minutes (point B) at the time of pressurization (point A) was found to cause rapid and significant plastic deformation.
그리고 이 가압방향의 급속한 수축은 가압 전후의 시료의 길이의 변화율로 나타낸 변형율-15%에서 포화에 도달하였고(C점), 그 이상 가압시간을 증대시켜도 거의 변형되지 않았다. (D점)이 고온 가공후의 시료의 가기특성을 측정한 바 낮은 자기특성이었으나, 이 시료에 570℃의 온도로 풀림처리를 한 바, 가압방향에 대하여 직각인 방향에 자화우위 방향을 갖는 대체로 일방향성의 극히 뛰어난 자기특성을 갖는 비등방성 자석이 얻어졌다.The rapid contraction in the pressing direction reached saturation at a strain rate of -15% indicated by a change rate of the length of the sample before and after pressing (point C), and hardly deformed even if the pressing time was further increased. (D point) was a low magnetic property after measuring the cutting property of the sample after high-temperature processing, but the sample was subjected to an annealing treatment at a temperature of 570 ° C., which generally had a magnetization advantage in a direction perpendicular to the pressing direction. An anisotropic magnet with extremely excellent magnetic properties of directionality was obtained.
이와 같이 εc(M)상의 고온가공에 의해 급속하고 현저한 소성변형을 일으키는 현상 및 가공후 풀림처리를 하면 일방향성의 비등방성자석이 되는 현상을 상세히 조사하기 위해, 변형율을 다음과 같이 여러가지 변화시켜서 상기와 같은 실험을 하고, 가공과정에서의 시료의 상 상태를 조사하였다.In this way, in order to investigate in detail the phenomenon of rapid and significant plastic deformation due to the high temperature processing of εc (M) and the phenomenon of becoming a unidirectional anisotropic magnet when the annealing treatment is performed, the strain is changed in various ways as follows. The experiment was carried out as follows, and the phase state of the sample during the processing was investigated.
먼저 급속한 소성변형이 시작되기 직전의 B점까지 가압변형된 시료를 S1, B점과 C점의 중간의 E점까지 가압변형된 시료 S2를, 급속한 소성변형이 종료하는 C점의 직전까지 가압변형된 시료를 S3, 또한 상술한 D점까지 가압 변형된 시료를 S4로 각각 호칭한다.First, the sample that was pressure-strained to point B just before the rapid plastic deformation started, and the sample S 2 that was pressure-strained to point E between the middle point S 1 and B and C pointed to the point immediately before point C where rapid plastic deformation ends. The sample subjected to pressure deformation is referred to as S 3 , and the sample subjected to pressure deformation to point D described above is referred to as S 4 , respectively.
이들의 시료에서의 변형율은 S1은-1.9%, S2는-7.3%, S3은-14.6% S4는 15.0%이었다.Strain in these samples S 1 is -1.9%, S 2 is -7.3%, S 3 was S -14.6% 4 15.0%.
가공후의 시료의 형상은 어느 시료도 신장도에 방향성이 인정되어, 특히 S3및 S4의 시료에서는 가압측의 (3308)에 수직인 방향에 대응하는 방향의 신장이 현저하고, 가압전의 (1120)에 수직인 방향에 대응하는 방향에서는 근소한 신장도가 인정되는 것에 불과하였다. 이들의 4개의 시료에 대하여 X선회절을 하고 가공후의 시료의상 상태를 조사한 바 S1및 S2, S3의 시료에서는 종래 망간-알루미늄계 합금에서도 나타나지 않았던 전혀 새로운 회절선이 발견되었다.As for the shape of the sample after processing, the orientation of all samples is recognized in the elongation, and in particular, in the samples of S 3 and S 4 , the elongation in the direction corresponding to the direction perpendicular to the 3308 on the pressing side is remarkable, In the direction corresponding to the direction perpendicular to), a slight elongation was only recognized. X-ray diffraction was performed on these four samples, and the state of the sample after processing was examined. As a result, completely new diffraction lines were found in the samples of S 1 , S 2 , and S 3 , which did not appear in the conventional manganese-aluminum alloy.
이 전혀 새로운 X 선회절선을 해석한 결과 결정구조가 스트록튜어 베리히드형 표시로 B19형(Mgcd형)에 속한 a=4.371A, b=2.758A, C=4.582A의 격자상수를 갖는 사방정(斜方晶) 구조의 새로운 상의 존재에 의한 것으로, 종래의 ε, εc, τ,τc의 각상이나 Mn3AlC등의 탄화물과는 상이한 전혀 새로운 상의 존재가 명확하게 되없다.The analysis of this completely new X-ray diffraction line shows that the crystal structure is a Stroketu Berryheed type, which has a lattice constant of a = 4.371A, b = 2.758A, C = 4.582A belonging to type B19 (Mgcd type). Due to the presence of a new phase having a structure, the existence of a completely new phase different from each of phases ε, εc, τ, τc and carbides such as Mn 3 AlC is not apparent.
그리고 이 사방정상은 εc→τc변태과정의 중간단계에 나타나는 상으로 불규칙상인 육방정구조의 εc상이 변태되어 생기는 규칙상으로서, εc→ε'c 변태는 불규칙-규칙변태인 것이 명백히 되었다.In addition, this tetragonal phase is an intermediate phase of the εc → τc transformation process, and it is evident that the εc phase of irregular hexagonal structure is transformed, and the εc → ε'c transformation is irregular-regular transformation.
단 ε'c는 이 새로운 사방정의 규칙상을 호칭한 것이다.Ε'c refers to the new rule of thumb.
표 1에 ε'c상의 분말법에 의한 X선 회절결과를 표시한다.Table 1 shows the X-ray diffraction results by the powder method of ε'c phase.
S1의 시료에서는 층상 Mn3AlC상에 의한 회절선 이외의 것은 상기의 새로운 ε'c상의 회절선 뿐이며, 더우기 ε'c상은 일방향성의 결정으로서 가압전의 매트릭스의 εc상과 가압후의 매트릭스의 ε'c상과의 사이에는In the sample of S 1 , only the diffraction lines of the new ε'c phase except for the diffraction lines due to the layered Mn 3 AlC phase, and the ε'c phase are unidirectional crystals, εc phase of the matrix before pressing and ε'c of the matrix after pressing. In between
εc(0001)//ε'c(100) εc[0001]//ε'c[100]εc (0001) // ε'c (100) εc [0001] // ε'c [100]
인 결정방위 관계가 존재하는 것이 명확히 되었다.It is now clear that there is a decision defense relationship.
[표 1]TABLE 1
S2의 시료에서는 층상 Mn3AlC상에 의한 회절선 외에 ε'c상의 회절선 및 τc상의 회절선이 존재하고, 더우기 ε'c상 및 τc상은 어느 것도 일방향성이었다.In the sample of S 2 , the diffraction lines of the ε'c phase and the τc phase were present in addition to the diffraction lines of the layered Mn 3 AlC phase, and both of the ε'c phase and the τc phase were unidirectional.
S3의 시료에서는 층상 Mn3AlC상에 의한 회절선 외에 소량의 ε'c상과 다량의 τc상에 의한 회절선이 존재하고, 더우기 ε'c상 및 τc상은 S2와 같이 어느것도 일방향성이었다.In the sample of S 3 , diffraction lines by a small amount of ε'c phase and a large amount of τc phase exist in addition to the diffraction lines by the layered Mn 3 AlC phase, and ε'c phase and τc phase are both unidirectional as S 2. It was.
이들의 일방향성의 ε'c상과 τc상과의 사이에는Between these unidirectional ε'c phase and τc phase
ε'c(100)//τc(111)ε'c (100) // τc (111)
인 특정의 결정방위 관계가 존재하고 와었다.There is a specific decision orientation relationship.
S4의 시료에서는 층상 Mn3AlC상에 의한 회절선 외에는 τc상에 의한 회절선 뿐으로, 더우기 τc상은 대략 일방향성을 가지고 있었다. 또한 S2및 S3,S4의 시료에 있어서의 τc상 X선 회절선 각도는 등방성 망간-알루미늄-탄소계 함금자석에서의 통상의 τc상의 회절선 각도와는 약간 벗어져 있으며, 격자상수에 상위하는 것이 인정되었다.In the sample of S 4 , except for the diffraction lines due to the layered Mn 3 AlC phase, only the diffraction lines due to the τc phase, and the τc phase had substantially one-way direction. In addition, the angle of τc phase X-ray diffraction lines in the samples of S 2 , S 3 , and S 4 deviates slightly from the angle of diffraction lines of the normal τc phase in isotropic manganese-aluminum-carbon alloy magnets. The difference was recognized.
이들의 가공후의 시료에 대하여 통상의 상압하에서 풀림처리(풀림온도 580℃)를 한 바, 풀림후의 시료의 자기특성은 풀림시간의 증대와 함께 향상되어, S1은 18시간, S2는 24시간, S3은 30시간 S4는 15시간의 풀림시간으로 표 2에 표시한 각각 최대의 자기특성을 갖는 극히 뛰어난 비등방성 자석이 얻어졌다.The samples after these processing were subjected to an annealing treatment (or an annealing temperature of 580 ° C.) under normal atmospheric pressure. The magnetic properties of the samples after annealing improved with an increase in an annealing time, so that S 1 was 18 hours and S 2 was 24 hours. , S 3 is 30 hours, S 4 is an unwinding time of 15 hours, and extremely excellent anisotropic magnets having the maximum magnetic properties shown in Table 2 were obtained.
또한, 표 2의 직각방향(1)은 가압방향에 대하여 직각으로 가압전의 (1120)면에 수직인 방향에 대응하는 측정방향을, 직각방향(2)는 가압방향에 대하여 직각으로 가압전의 (2308)면에 수직인 방향에 대응하는 측정방향을 각각 표시함.In addition, the
[표 2]TABLE 2
그중에서도 S3의 풀림후의 시료는 X선 회절의 결과, 매트릭스의 τc상의 자화용 이축인 C축이 가압방향과 82℃의 각도인 방향에 배열된 일방향성의 τc(M)상, 즉 τc(M)상의 단결정으로, 끊어내서 자화용이 축방향(C축방향)의 자기특성을 측정한 바,Among them, the sample after annealing of S 3 has a unidirectional τc (M) phase, i.e., τc (M, in which the C-axis, which is the biaxial for magnetization of the τc phase of the matrix, is arranged at an angle of 82 ° C as the result of X-ray diffraction. ) Single crystal, cut and measured for magnetic properties in the axial direction (C axis direction)
의 극히 뛰어난 자기 특성이 얻어졌다.Extremely excellent magnetic properties were obtained.
이 단결성 시료에서, 원판면과 평행인 방향에 자화우위 방향을 함유한 원판시료를 끊어내서 자기토오크를 측정한 바, 그 측정 비등방성 상수는 1.07×107erg/㎤이었다.In this unity sample, the magnetic torque was measured by cutting the disc sample containing the magnetization superiority direction in a direction parallel to the disc surface, and the measured anisotropy constant was 1.07 × 10 7 erg / cm 3.
또한 S1,S2,S4의 풀림후의 시료에 대하여도 마찬가지로 자기 토오크를 측정한 바, 자기비등방성 상수는 각각 0.93×107erg/㎤, 0.97×107erg/㎤, 0.95×107erg/㎤이며, 비등방성화도를 단결정의 자기비등방성 상수 즉, 전술의 1.07×107erg/㎤와의 비율로 표시하면, 어느 시료도 그 비가 0.9이상의 극히 뛰어난 비등방성화도를 가지고 있었다.Similarly, the magnetic torques of the samples after annealing of S 1 , S 2 , and S 4 were measured. The magnetic anisotropy constants were 0.93 × 10 7 erg / cm 3, 0.97 × 10 7 erg / cm 3 and 0.95 × 10 7, respectively. erg / cm 3, and the anisotropy degree of the single crystal was expressed by the ratio of the magnetic anisotropy constant of the single crystal, that is, 1.07 × 10 7 erg / cm 3, in which all samples had extremely high anisotropy ratio of 0.9 or more.
풀림처리후의 τc상의 결정방향은 풀림처리전의 τc상의 결정방향과 동일한 방향이고, 풀림처리에 의한 τc상의 결정방향에 변화는 거의 인정되지 않았다.The crystallographic direction of the? C phase after the annealing treatment was the same as the crystallographic direction of the? C phase before the annealing treatment, and the change in the crystallographic direction of the? C phase by the annealing treatment was hardly recognized.
또한 전술의 τc(M)상의 고온 가공에서의 급속한 소성변형현상 및 일방향성의 비등방성 자석의 형성과 정에 대하여 상세히 조사한 결과, 이들의 현상은 특정의 결정방위 관계를 갖는 εc→ε'c→ εc변태에 따르게 된다는 것이 명백하게 되었다.In addition, as a result of detailed investigations on the rapid plastic deformation phenomenon and the formation and formation of unidirectional anisotropic magnets in the high temperature processing of τc (M) phase, these phenomena have a specific crystal orientation relationship εc → ε'c → It became clear that the εc transformation was followed.
즉, εc(M)상의 단결정을 전술의 방향에 가압한 경우, 그 매트릭스는 εc→ε'c인 불규칙-규칙변태에 의해In other words, when a single crystal on εc (M) is pressed in the direction described above, the matrix is caused by an irregular-regular transformation where εc → ε'c.
εc(0001)//ε'c (100)εc (0001) // ε'c (100)
εc[0001]//ε'c [100]εc [0001] // ε'c [100]
인 결정방위 관계를 갖는 ε'c의 단결정이 된다.Is a single crystal of? 'C having a crystal orientation relationship.
그리고 이 εc→ε'c 변태는 제3도의 A점에서 B점에 이르는 과정에 대응하고, 그 가압방향에서의 수축은 너무 크지않다. 또한 ε'c 상은 그 (100)인 특정의 결정면에서 원자면이[001] 방향의 거리만큼 원자면 이동하는 ε'c→τc 변태에 의해 ε'c(100)//τc(111)인 관계를 갖는 τc의 단결정으로 변태한다.This εc → ε'c transformation corresponds to the process from point A to point B in FIG. 3, and the shrinkage in the pressing direction is not too large. In addition, the ε'c phase is ε'c (100) // τc (111) due to the ε'c → τc transformation in which the atomic plane moves by the distance in the direction of [001] from the specific crystal plane of (100). It transforms into a single crystal of τ c having.
이 특정결정면에서의 특정방향에의 원자면 이동은 급속하게 눈사태와 같이 일어나고, B점에서 C점에 이르는 급속한 가압방향의 수축을 생기게 한다.Atomic plane movement in a specific direction in this specific crystal plane occurs rapidly like an avalanche, causing a rapid contraction in the pressing direction from point B to point C.
그리고 모든 ε'c 의 원자면 이동이 종료되어 τc에 변태한 시절, 즉 C점에서 가압방향의 수축이 멎는다.And the contraction of the pressurization direction stops at the time when all the epsilon'c atomic shifts were completed and transformed into τc, that is, point C.
모든 ε'c가 τc에 변태한 후는 그대로 가압을 계속하여도 거의 변형하지 않았다.After all the epsilon'c transformed into τc, almost no deformation was continued even when the pressurization was continued.
제4도는 상술의 εc→ε'c→τc변태에 있어서의 결정구조의 변화과정을 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing a process of changing the crystal structure in the above-described transformation of εc → ε'c → τc.
제4도의 (1)은 εc, (2)는 ε'c, (3)은 τc의 각 상의 결정구조를 표시한 도면으로, (1)은 εc상의 (0001)면 및 (1120)면에, (2)는 ε'c상의 (100)면 및 (010)면에, (3)은 τc상의 (111)면 및 (110)면에 대하여 각각 수직인 방향에서 본 도면이다.(1) is εc, (2) is ε'c, (3) is a view showing the crystal structure of each phase of τc, (1) is on the (0001) plane and (1120) plane of the εc phase, (2) shows the (100) plane and (010) plane of the epsilon'c phase, and (3) is the figure seen from the perpendicular | vertical direction with respect to the (111) plane and (110) plane of (tau) c phase, respectively.
실선은, 각기의 결정격자를, 점선은 원자 위치관계를, 화살표는 원자면의 이동방향을 각각 표시한다.The solid line indicates the respective crystal lattice, the dotted line indicates the atomic position relationship, and the arrow indicates the direction of movement of the atomic plane.
또, 이중원표시 ◎는 불규칙 상태에 있어서의 망간 또는 알루미늄의 원자위치를, 흰원표시○ 및 검은원표시●는 규칙상태에 있어서의 알루미늄 및 망간의 원자위치를 각각 표시한 것이다.The double circle mark? Denotes the atomic position of manganese or aluminum in an irregular state, and the white circle mark? And black circle mark? Indicate the atomic positions of aluminum and manganese in a regular state, respectively.
또한, 고용상태에 있는 탄소의 원자위치는 생략하였다.In addition, the atomic position of carbon in solid solution state is abbreviate | omitted.
가공후의 τc는 자기특성이 극히 낮으기, 풀림처리를 가하므로서 결함이 적은 τc상이 되어, 극히 뛰어난 자기특성을 갖는 비등방성 자석이 된다.After processing, τc is extremely low in magnetic properties and becomes τc with fewer defects due to annealing, resulting in an anisotropic magnet having extremely excellent magnetic properties.
이러한 기구에 의해서, 급속한 소성변형 현상이 일어나고, 또 일방향성의 비등방성 자석이 형성되는 것이 밝혀졌다.By this mechanism, it has been found that a rapid plastic deformation phenomenon occurs and a unidirectional anisotropic magnet is formed.
따라서, 이러한 고온 가공후의 시료의 광학현미경 조직은, 제5도에 배율 1000배의 조직사진으로서 표시한 바와같이 층상 Mn3AlC상이 존재가 인정되는 외는 극히 고르고 평활하며, 통상의 합금의 가공후의 조직에서 볼 수 있는 바와 같은 슬립밴드에 의한 결정의 분단이나 파괴 등의 조직이나 쌍정조직 등은 인정되지 않았다.Therefore, the optical microscope structure of the sample after such high temperature processing is extremely even and smooth except that the presence of the layered Mn 3 AlC phase is recognized as shown in FIG. 5 as a texture photograph with a magnification of 1000 times. As can be seen, no tissues such as dividing or breaking crystals or twinned tissues by slip bands were recognized.
εc(M)상의 고온가공에 있어서의 급속한 소성변형은, 통상의 다른 금속이나 합금의 소성변형에서 볼 수 있는 미끄럼이나 쌍정에 의한 변형이 아니라, ε'c→τc 변태에 따른 변형이며, 따라서 이 변형의 조화는 통상의 금속이나 합금의 가공경화 등에 의한 변형의 포화와는 전혀 다른 기구에 따른 것이라는 것이 밝혀졌다.Rapid plastic deformation in the high temperature processing of εc (M) is not a deformation due to sliding or twining, which is found in ordinary plastic deformation of other metals or alloys, but a deformation due to the ε'c → τc transformation. It has been found that the harmony of deformation is due to a mechanism that is completely different from the saturation of deformation due to work hardening of ordinary metals or alloys.
또 전술의 가공후의 시료에 있어서의 신장방향의 비등방성은 ε'c→τc 변태에 있어서의 특정 방향에의 원자면 이동에 의한 것이라는 것이 밝혀졌다.Moreover, it turned out that the anisotropy of the extending | stretching direction in the sample after the above-mentioned processing is due to the atomic surface movement to a specific direction in (epsilon) 'c → (tau) c transformation.
또한 S1및 S2의 시료에서는 풀림처리에 의해 원래의 가압방향에서의 수축이 일정되어, 풀림후는 풀림전과 비교하여 S1은 5.5%, S2는 6.0% 수축하고 있었다.In addition, in the samples of S 1 and S 2 , shrinkage in the original pressurization direction was constant by the unwinding treatment, and after unwinding, S 1 contracted by 5.5% and S 2 by 6.0% as compared with before unwinding.
이 현상은 ε'c상까지 가압에 의해서 변태시킨 경우는, 그후 가압하지 않은 ε'c→τc 변태에서도 방향성이 있는 τc가 형성된 것When this phenomenon is transformed by pressurization to the ε'c phase, τc which has a directionality is formed even after the ε'c → τc transformation without pressurization.
즉 가공후의 풀림처리에는 배향화 효과는 없으나, S1및 S2는 전술한 바와같이 고온가공에 의해 배향화된 ε'c상 또는 ε'c및 τc 상의 혼합상으로 형성되어 있기 때문에 풀림에 의한 ε'c→τc 변태에 의해 방향성이 있는 τc 상이 형성된 것이라고 생각된다. 그러나 가장 뛰어난 자기 특성을 갖는 일방향성의 비등방성 자석을 얻기 위해서는 포화변형에 도달하기 직전까지, 즉 제3도의 C점의 직전까지 가공하는 것이 중요하다.In other words, the annealing treatment after processing has no orientation effect, but since S 1 and S 2 are formed in the ε'c phase or the mixed phase of the ε'c and τc phases oriented by high temperature processing as described above, It is thought that the directional c phase formed by the ε'c → τc transformation. However, in order to obtain a unidirectional anisotropic magnet having the most excellent magnetic properties, it is important to work until just before reaching the saturation strain, that is, just before the point C in FIG.
[실시예 2]Example 2
실시예 1과 같은 고온가공 실험을, 가압방향, 가압온도 및 가압력을 바꾸어서 행하였다.The high temperature processing experiment similar to Example 1 was performed by changing the pressurization direction, pressurization temperature, and pressurization pressure.
화학분석치로 망간 71.93%, 알루미늄 27.02%, 탄소 1.05%의 조성을 갖는 망간-알루미늄-탄소합금의 εc(M)상의 단결정체를 비교예 2와 같은 방법으로 작성하고, 이 εc(M)상의 단결정체에서 일변이 5∼12mm의 입방체 혹은 직방체의 가압용 단결정 시료를 끊어내었다.By chemical analysis, a single crystal of the εc (M) phase of manganese-aluminum-carbon alloy having a composition of 71.93% of manganese, 27.02% of aluminum and 1.05% of carbon was prepared in the same manner as in Comparative Example 2, and the single crystal of εc (M) phase The single crystal sample for pressurization of a cube or cube in which one side is 5-12 mm was cut out.
가압용 시료는 그 표면이,Pressurized sample has a surface
(a) 가압방향에 수직인 면(a) plane perpendicular to the pressing direction
(b) 가압방향과 εc[0001] 방향을 포함한 결정면이 평행인 면(b) a plane in which the crystal plane including the pressing direction and εc [0001] direction is parallel
(c) (a) 및 (b)의 직각인 면(c) faces perpendicular to (a) and (b)
의 서로 직각을 이룬 (a), (b), (c) 의 3면을 갖도록 끊어냈다. 끊어낸 시료에 500∼850℃의 온도범위를 유압 상하 프레스 장치에 의해 10∼40kg/㎟의 압력을 가하여 가압 변형시키고, 또한 550∼650℃의 온도범위 내의 풀림처리를 하였다.It cut off so that it might have three sides of (a), (b), and (c) which were orthogonal to each other. The temperature range of 500-850 degreeC was pressurized and deform | transformed by applying the pressure of 10-40 kg / mm <2> by the hydraulic up-and-down press apparatus, and the annealing process was carried out in the temperature range of 550-650 degreeC.
풀림후의 시료에 대하여, X선회절 혹은 자기 토오크의 측정 혹은 여러가지 방향의 자화곡선의 측정에 의해 자화우위 방향을 구하여, 자화우위 방향에 있어서의 자기특성을 측정하였다.With respect to the sample after annealing, the magnetization superiority direction was determined by measuring X-ray diffraction or magnetic torque or by measuring the magnetization curve in various directions, and the magnetic properties in the magnetization superiority direction were measured.
표 3는 각기의 시료에 있어서의 고온 가공조건(가압방향, 가압온도, 가압방향의 변형율)과 풀림처리후와 자화우위 방향에 있어서의 자기 특성치를 나타낸 것이다.Table 3 shows the high temperature processing conditions (pressure direction, pressurization temperature, strain rate in the pressurization direction) and magnetic property values after the annealing treatment and the magnetization superiority direction in each sample.
가압방향은, 그 방향을 보다 명확하게 하기 위해, 가압방향과 εc[0001] 방향과 의이루는 각도를θ 1, 가압방향의 εc(0001)면에의 투영축(投影軸)과 εc[1100] 방향과의 이루는 각도를θ 2로 하여,θ 1및θ 2의 각도로 표시하였다.In order to clarify the direction, the pressing direction is the angle between the pressing direction and the εc [0001] direction and θ 1 , and the projection axis and εc [1100] on the εc (0001) plane in the pressing direction. and the angle formed between the direction θ 2, expressed as angle of θ 1 and θ 2.
예를들면θ 1=90°,θ 2=0°의 가압방향은 εc(1100)면에 수직인 방향이며, 또 실시예 1에 있어서의 (3304)면에 수직인 가압방향은, 대략θ 1=55°,θ 2=0°로 표시된다.For example, the pressing direction of θ 1 = 90 ° and θ 2 = 0 ° is the direction perpendicular to the εc (1100) plane, and the pressing direction perpendicular to the (3304) plane in Example 1 is approximately θ 1. = 55 °, θ 2 = 0 °.
[표 3]TABLE 3
θ 1및θ 2는 육방정(六方晶)의 대칭성으로부터,θ° θ 1 90°,θ° θ 2 30°의 각도범위내로 하였다. θ 1 and θ 2 are θ ° from the symmetry of hexagonal crystals. θ 1 90 °, θ ° θ 2 It was in the angle range of 30 degrees.
이 각도범위 외의 모든 가압 방법은 육방정의 대칭성으로부터 상기의 각도 범위내의 가압방향에 치환할 수가 있다.All the pressing methods outside this angle range can be substituted for the pressing direction within the angle range from the symmetry of the hexagonal crystal.
가압방향을 바꾼 실험결과에서는, 대부분의 가압방향에 있어서 비등방성 자석이 되었으나, 자기 특성치는 가압방향에 따라 큰 차이가 인정되었다.In the experimental results in which the pressing direction was changed, anisotropic magnets were obtained in most pressing directions, but a large difference was observed in the magnetic characteristic values depending on the pressing direction.
특히 가압방향이, 35° θ 1 90°, 0° θ 2 15°의 각도 범위내에 있는 경우는 자와우위방향의 BHmax.가 6×106G.Oe이상의 극히 뛰어난 자기특성을 갖는 이등방성 자석이 되었다.Especially the pressing direction is 35 °
한편θ 1=0,θ 2=부정 및θ 1=90°,θ 2=30°의 가압방향의 경우는 근소하게 가압방향에 직각인 방향의 자기특성이 능가하고 있는 정도로 거의 등방성이었다.On the other hand, in the pressing directions of θ 1 = 0, θ 2 = negative and θ 1 = 90 ° and θ 2 = 30 °, the magnetic properties in the direction perpendicular to the pressing direction were almost isotropic.
또 최대의 자기특성치를 나타내는 자화우위 방향은 가압방향에 따라서 각기 다르며, 예를 들어서θ 1=55°,θ 2=0°의 시료 S9에서는 가압방향과 약 82°의 각도를 이룬 방향에 ,θ 1=70°,θ 2=0°의 시료 S14에서는 가압방향과 약 70°의 방향에 각각 있으며, 어느것도 자화우 위방향에 τc[001]축이 많은 대체로 일방향성의 τc(M)상이었다.The direction of magnetization superiority, which indicates the maximum magnetic characteristic value, is different depending on the pressing direction. For example, in sample S 9 having θ 1 = 55 ° and θ 2 = 0 °, the direction of the magnetizing direction is approximately 82 ° with the pressing direction. In sample S 14 with θ 1 = 70 ° and θ 2 = 0 °, respectively, they were in the direction of pressing direction and about 70 °, and all of them were unidirectional τc (M) with many τc [001] axes in the magnetizing right direction. It was an award.
또θ 1=90°,θ 2=0°의 시료 S15에서는 자화우 위방향은 가압방향에 있으나, τc[001]축은 가압방향에 없고, 가압방향을 대칭축으로 한 가압방향과 약 37를 이룬 두개의 방향에 있었다.In the sample S 15 of θ 1 = 90 ° and θ 2 = 0 °, the magnetization upper direction is in the pressing direction, but the τc [001] axis is not in the pressing direction, and is approximately 37 with the pressing direction with the pressing direction as the symmetry axis. It was in two directions.
εc(M)상의 단결정의 고온가공 및 그후의 풀림처리 후의 자석이 가압방향에 따라서 자기특성이 크게되는 원인은, τc(M)상의 배향성의 양부에 의존하지만, τc(M)상의 배향성의 양부는 변태전의 ε'c(M)상의 배향성과 밀접한 관계에 있어, 가압방향이 35° θ 1 90°, 0° θ 2 15°의 각도 범위에 있는 경우 εc→ε'c 변태에 의해 형성되는 매트릭스의 ε'c상은 대체로 일방향성으로 이것에 이어지는 ε'c→τc변태에 의해 일방향성 혹은 2방향의 τc상이 형성된다.The reason why the magnetism of the magnet after the high temperature processing of the epsilon c (M) phase and the subsequent annealing treatment is increased along the pressing direction depends on the quality of the orientation of τc (M), but the quality of the orientation of the τc (M) phase The pressure direction is 35 ° in close relationship with the orientation of the ε'c (M) phase before transformation. θ 1 90 °, 0 ° θ 2 In the angular range of 15 °, the ε'c phase of the matrix formed by the εc → ε'c transformation is generally unidirectional, followed by a unidirectional or bidirectional τc phase by the ε'c → τc transformation.
한편θ 1=0°,θ 2=부정 및θ 1=90°,θ 2=30°의 가압방향의 경우, 다방향의 ε'c(M)상이 형성되고, 따라서 다방향의 τc(M)상이 형성되는 것이 X선회절에 의해 명백해졌다.On the other hand, in the pressing directions of θ 1 = 0 °, θ 2 = negative and θ 1 = 90 °, θ 2 = 30 °, ε'c (M) phases in multiple directions are formed, thus τc (M) in multiple directions. It was evident by the X-ray diffraction that the image formed.
따라서 BMmax=6.0×106GOc이상의 자기특성을 갖는 이등방성 자석을 얻기 위해서는, 대체로 일방향성의 ε'c(M)상을 형성시키는 것이 중요하다는 것이 확인되었다.Therefore, in order to obtain anisotropic magnets having magnetic properties of BMmax = 6.0 × 10 6 GOc or more, it was confirmed that it is important to form a unidirectional ε'c (M) phase in general.
가압온도를 바꾼 경우는, 35° θ 1 90°, 0° θ 2 15°의 각도 범위내에 있는 가압방향에 있어서, 530∼830℃의 온도 범위내에서는 BHmax가 6×106G·Oe 이상의 뛰어난 자기특성을 갖는 이등방성 자석이 되지만, 500℃이하의 온도에서는 가소성이 거의 없어서 이등방성화되지 않으며, 또 850℃이상의 온도에서도 가소성이 적어져서, 자기특성은 거의 등방성이었다.35 ° when changing the pressurization temperature θ 1 90 °, 0 ° θ 2 In the pressing direction in the angle range of 15 °, in the temperature range of 530 to 830 ° C., the BHmax becomes an anisotropic magnet having excellent magnetic properties of 6 × 10 6 G · Oe or more, but at a temperature of 500 ° C. or lower, Almost no, it was not anisotropic and less plasticity was achieved at temperatures above 850 ° C, and the magnetic properties were almost isotropic.
다음에 변형율과 자기특성과의 관계를 조사하여 보면 비록 가압방향이 35° θ 1 90°, 0° θ 2 15°인 각도 범위내에 있는 시료에서도, 실시예 1에서 전술한 바와같이 그 변형율 이 다음에 설명하는 포화변형율 이상으로 수축한 경우 및 포화변형율의 1할에 도달하지 않을 경우는 어느 것도 자기특성은 낮았다.Next, the relationship between the strain and the magnetic properties is examined. θ 1 90 °, 0 ° θ 2 Even in a sample within an angle range of 15 °, as described above in Example 1, the magnetic properties were low both when the strain contracted above the saturation strain described below and when the strain did not reach 10% of the saturation strain. .
포화변형율은, 실시예 1에서 설명한 특정방향에의 원자면 이동에 따른 εc→ε'c → τc변태에 의해, εe(M) 단결정에서 τc(M) 단결정으로 될때의 가압방향에서의 포화에 달하는 변형율을, 실시예 1의 변태기구에 따라서 이론적으로 계산한 것이다.The saturation strain reaches saturation in the pressing direction when the ε e (M) single crystal becomes τ c (M) single crystal due to the ε c → ε'c → τ c transformation according to the atomic plane shift in the specific direction described in Example 1 The strain is theoretically calculated according to the transformation mechanism of Example 1.
따라서 포화변형율은 가압방향에 따라서 다르다.Therefore, the saturation strain depends on the pressing direction.
예를들면 θ1=0°에서 θ1을 바꾸었을 때의 포화변형율을 제6도에 표시한다.For example, Fig. 6 shows the saturation strain when θ 1 is changed at θ 1 = 0 °.
포화변형율 이상으로 변형시킨 시료는, 신장도도 동방적이 되어, 그 자기특성도 방향성이 허물어져 어느 것도 다방향의 τc(M)로 되는 것이 X선회절에 의해 확인되었다.It was confirmed by X-ray diffraction that the samples deformed above the saturation strain had an elongation also is isotropic, their magnetic properties and orientation lost, and both became τc (M) in the multi-direction.
[실시예 3]Example 3
실시예 1 및 실시예 2의 방법에 의해 작성된 일방향성의 τc(M)상을 갖는 망간-알루미늄-탄소 합금에 대하여, 가압방향을 바꾸어서 고온 가공을 하였다.The manganese-aluminum-carbon alloy having a unidirectional? C (M) phase produced by the method of Example 1 and Example 2 was subjected to high temperature processing by changing the pressing direction.
실시예 2에 있어서 고온가공 및 풀림처리에 의해 작성된 일방향성의 τc(M)상의 시료 S9를 최초의 가압과 동일방향에, 600℃의 온도로 40kg/㎟ 의 압력을 가하여 가압하였다.In Example 2, sample S 9 on unidirectional? C (M) produced by high temperature processing and annealing treatment was pressed under the same direction as the initial pressurization by applying a pressure of 40 kg / mm 2 at a temperature of 600 ° C.
그 결과 거의 변형되지 않았으므로 다시 압력을 80㎏/㎟ 증가시켜서 계속한 바 가압방향에 8% 수축하고, 가압방향에 직각인 방향에 동방적으로 늘어났다.As a result, since it was hardly deformed, it increased again by 80 kg / mm <2> and continued 8% contraction in the pressurization direction, and it extended dynamically in the direction orthogonal to a pressurization direction.
가압후의 시료의 자기특성을 측정한 바, τc(M)상의 일방향성이 허물어져, 가압전의 자화우 위방향에 있어서의 자기특성이 BMmax=3.8×106G.Oe로 대폭 열화(劣化)되었다.When the magnetic properties of the sample after pressurization were measured, the unidirectionality on τc (M) was broken down, and the magnetic characteristic in the magnetization upper direction before pressurization was significantly deteriorated to BMmax = 3.8 × 10 6 G.Oe. .
다음에 실시예 1에 있어서 τc(M)상의 단결정으로 된 S3의 풀림후의 시료를 최초의 가압방향과 대략 직각인 자화우 위방향과 평행인 방향에 560℃의 온도로 40㎏/㎟의 압력을 가하여 가압한 바 변형은 거의 없었으므로, 다시 온도를 600℃로 올려서 가압한 바, 제3도와 유사한 포화에 이르는 급속한 소성변형이 발견되었다.Next, in Example 1, the sample after annealing of S 3 made of τc (M) single crystal was subjected to a pressure of 40 kg / mm 2 at a temperature of 560 ° C. in a direction parallel to the direction of magnetization upper right perpendicular to the initial pressing direction. When pressurized, the strain was hardly deformed. Thus, when the temperature was raised to 600 DEG C and pressurized, a rapid plastic strain reaching saturation similar to that of Fig. 3 was found.
가압방향의 수축율은 -27%에 달하고, 가압방향에 직가인 방향의 신장은 최초의 가압방향과 평행인 방향에 28%로 크고, 또 하나의 직각방향에서는 약 1%로 근소한 신장이 인정될 정도이며, 신장에 방향성이 인정되었다.The contraction rate in the pressing direction reached -27%, the elongation in the direction perpendicular to the pressing direction was as large as 28% in the direction parallel to the initial pressing direction, and about 1% in another perpendicular direction, so that a slight elongation was recognized. The orientation was recognized for elongation.
이 시료의 자기통성을 측정한 바, 자화우 위방향은, 현저한 신장이 나타난 방향, 즉 최초의 가압방향과 대략 평행인 방향에 크게 변하고, 가압전의 자화우 위방향 즉, 가압방향에 있어서의 자기특성은 현저하게 저하하였다.When the magnetic permeability of this sample was measured, the magnetization upper direction was greatly changed in the direction in which remarkable elongation occurred, that is, the direction substantially parallel to the initial pressing direction, and the magnetization in the magnetizing upper direction before pressing, that is, in the pressing direction. The characteristic was significantly reduced.
이와 같이 τc(M)상의 단결정 시료를 자화우 위방향에 가압하면 현저한 소성변형이 일어나고, 더우기 자화우 위방향이 크게 변하는 현상을 X선회절이나 전자현미경 관찰에 의해 조사한 바, 전술한 ε'c → τc 변태에 있어서의 특정방향에의 원자면 이동을 꼭 반대인 원위치에 되돌리는 방향에 원자면 이동이 일어나는 ε'cτc 변태의 가역성(可逆性)에 의한 것임이 밝혀졌다.In this way, when the τc (M) phase single crystal sample was pressed upward in the magnetization rain direction, a significant plastic deformation occurred, and the phenomenon in which the magnetization rain direction was greatly changed by X-ray diffraction or electron microscopy was examined. ε'c where atomic plane movement occurs in the direction of returning the atomic plane movement in a specific direction in the τc transformation to the opposite home position. It turned out that it was due to the reversibility of τ c transformation.
즉, 실예에 1에 기재한 ε'c → τc 변태에 의해 형성된 τc(M)상의 판결정을 자화우 위방향 즉 τc[001] 방향에 가압하면, ε'c(100)//τc(111)인 관계에 있는 τc(111)면과 평행인 원자면은, τc[112]방향에의 응력을 받아 그 방향에 특정의 거리만 이동한다.That is, when the plate crystal on the τc (M) formed by the ε'c → τc transformation described in Example 1 is pressed in the magnetization upper direction, that is, the τc [001] direction, ε'c (100) // τc (111 Atomic planes parallel to the τc (111) plane in relation to) receive a stress in the τc [112] direction and move only a specific distance in that direction.
이 원자면 이동은 꼭 ε'c → τc 변태에 있어서의 ε'c(100)면과 평행인 원자면의 ε'c[100] 방향에의 이동과는 전현 반대방향에의 이동이며, τc→ ε'c 변태에 상당한다.This atomic plane shift is a shift in the direction opposite to the transverse direction of the atomic plane parallel to the ε'c (100) plane in the ε'c → τc transformation, τc → ε corresponds to 'c metamorphosis.
또한 τc→ ε'c 변태에 의해 생긴 ε'c 상은 (100)면과 평행인 원자면의 ε'c[001] 방향에 특정의 거리만 이동하는 것에 의해 가압전의 τc상과는 결정방위가 다른 새로운 일방향성의 τc상이 형성된다.In addition, the crystal orientation differs from the τc phase prior to pressurization by moving only a specific distance in the ε'c [001] direction of the atomic plane parallel to the (100) plane due to the τc → ε'c transformation. A new one-way τc phase is formed.
또한 이러한 τc(111)면과 평행인 면내의 원자면 이동은 ε,c(100)//τc(111)만과 관계에 있는 τc(111)면과 평행인 원자면에 있어서만 인정되어, 다른면 방향의 상이한 τc[111] 면군과 평행인 원자면에서는 이동이 인정되지 않았다.In addition, such atomic plane movement in the plane parallel to the τc (111) plane is recognized only in the atomic plane parallel to the τc (111) plane in relation to only ε, c (100) // τc (111), and the other plane. Movement was not recognized in the atomic plane parallel to the different τc [111] plane groups in the direction.
또 가압후의 조직을 광학현미경으로 조사한 바, 실시예 1에서 설명한 것과 같이 층상 Mn3AlC상 외는 고르고 평활한 조직이며 슬립밴드등의 조직은 인정되지 않았다.In addition, when the tissue after pressing was irradiated with an optical microscope, as described in Example 1, the layered Mn3AlC phase was a smooth and smooth structure except for a slip band or the like.
새로 형성된 τc(M)상의 자화우 위방향에 있어서 자기특성은Magnetic properties in the magnetized rain direction on the newly formed τc (M)
Br=6.850G BHc=1.900Oe BHmax=7.0×106G.OeBr = 6.850G BHc = 1.900Oe BHmax = 7.0 × 10 6 G.Oe
이었다.It was.
다음에 실시예 2에 있어서, 2개의 다른 τc[001] 축을 갖는 S15의 시료를 1개의 τc[001] 축과 평행인 600℃의 온도로 35㎏/㎟의 압력을 가하여 가압한 바, 제3도와 유사한 포화에 이르는 급속한 소성변화가 발견되어, 신장에도 방향성이 안정되었다.Next, in Example 2, the sample of S 15 having two different τ c [001] axes was pressed by applying a pressure of 35 kg / mm 2 at a temperature of 600 ° C. parallel to one τ c [001] axis. Rapid plastic changes to saturation, similar to 3 degrees, were found, resulting in stable orientation even at elongation.
이 가압후의 시료에 대하여, X선회절을 한 결과, 이 시료는 대략 일방향성의 τc(M)상으로 그 τc[001] 축방향은, 가압전의 가압방향과는 다른 또 하나의 τc[001] 축방향과 평행이며 가압에 의해 한쪽의 τc[001] 축이 다른 쪽의 τc[001] 축에 전환하는 것이 확인되었다.X-ray diffraction of the sample after pressurization showed that the sample had an approximately unidirectional τc (M), and the τc [001] axial direction was different from the pressing direction before pressurization. It was confirmed that one τc [001] axis was switched to the other τc [001] axis by pressurization in parallel with the axial direction.
이 τc[001] 축도 전술의 ε'cτc 변태의 가역성에 따른 것이라는 것이 밝혀졌다.Ε'c of the τc [001] axis also described above It turns out that it is due to the reversibility of the τ c transformation.
가공후의 시료의 자화우 위방향은 τc[001] 축방향에 있으며, 자기특성은The magnetization upper direction of the sample after processing is in the τc [001] axis direction.
Br=6.800G BHc=1.850Oe BHmax=6.9×106G.OeBr = 6.800G BHc = 1.850Oe BHmax = 6.9 × 10 6 G.Oe
으로 가공전의 자화우 위방향의 자기특성과 비교하여 Br이 향상되었다.As a result, Br was improved compared with the magnetic property in the magnetizing direction before processing.
[실시예 4]Example 4
비교예 1과 같은 방법으로 작성된 화학 분석치로 망간 71.95%, 알루미늄 26.95%, 탄소1.10%의 조성을 갖는 εc상의 단결정체에서, 여러가지의 결정면을 갖는 일변이 5∼12mm의 입방체 혹은 직방체의 시료를 각각 끊어내어, 각기의 시료에 대하여 실시예 1 및 실시예 2와 같은 실험을 하였다.Chemical analysis values prepared in the same manner as in Comparative Example 1 were to cut cubes or cuboids of 5 to 12 mm on one side with various crystal planes from the εc-phase single crystals of 71.95% manganese, 26.95% aluminum and 1.10% carbon. The same experiment as in Example 1 and Example 2 was carried out with respect to each sample.
그 결과가 압방향과 변형을 과의 관계나 가압방향과 이등방성화도 와의 관계등 정성적(定性的)으로는 실시예 1및 실시예2와 같은 경향을 나타내는 결과가 얻어지고, 또 사방정(斜方晶)인 ε'c상의 존재로 X선회절에 의해서 확인되었다.As a result, the results show qualitatively the same tendency as in Example 1 and Example 2, such as the relationship between the pressure direction and the deformation and the relationship between the pressure direction and the degree of anisotropy. X-ray diffraction was confirmed by the presence of ε'c phase.
그러나 Mn3AlC를 층상으로 석출시킨 실시예 1및 실시예 2의 시료에 있어서의 실험결과와 비교하여 층상 Mn3AlC상이 없는 εc상의 시료에 있어서의 실험결과에서는 변형능이 작으며, 따라서 변형에 요하는 압력도 실시예 1 및 실시예 2의 경우는 15∼40㎏/㎟로 충분하였으나, 이 경우는 그것의 수십%가 많은 35∼60㎏/㎟의 압력이 필요하게 되며, 또 이등방성화된 자석으로도 그 τc상의 배향성이 나쁘기 때문에 실시예 1 및 실시예 2의 경우보다도 자기특성이 낮은 이등방성자석이었다.However, as compared with the experimental results of the samples of Examples 1 and 2 in which Mn 3 AlC was deposited in layers, the experimental results of the εc phase samples without the layered Mn 3 AlC phase were small, so that the pressure required for deformation was also implemented. In the case of Example 1 and Example 2, 15-40 kg / mm <2> was enough, but in this case, the pressure of 35-60 kg / mm <2> which is many tens of% of it is needed, and also anisotropically magnetized Since the orientation of the τc phase was poor, it was anisotropic magnet having lower magnetic properties than in the case of Examples 1 and 2.
예를들면 전술의 조성으로 된 εc상의 단결정 시료를θ 1=90°,θ 2=0°의 가압방향에 가압온도 560℃, 가압력 50㎏/㎟의 조건으로 가압한 바, 가압방향의 변형율은 -1.9%이며, 자기특성의 측정에서는 사실상 비자성이었다.For example, a single crystal sample of the εc phase having the above-described composition was pressed under a pressure of 560 ° C. and a pressing force of 50 kg / mm 2 under a pressing direction of θ 1 = 90 ° and θ 2 = 0 °. -1.9%, which was virtually nonmagnetic in measuring magnetic properties.
이 가압후의 시료에 대하여 여러가지 방향으로 X선회절을 한 바 ε'c상의 회절선 뿐으로, 주로 가압방향에 ε'c[001]축을 갖고 있었으나 단결정은 아니었다.X-ray diffraction was performed on the sample after pressurization in various directions, and only the diffraction lines on the ε'c phase had the ε'c [001] axis mainly in the pressing direction but were not single crystals.
또한 광학현미경으로 상상태를 관찰한 바, 시료표면에 대략 열십자형으로 교차하는 조직이 인정되어, 결정방위가 다른 ε'c상의 결정이 관찰되었다.In addition, when the state of the phase was observed with an optical microscope, the structure intersected approximately 10 crosses on the surface of the sample was recognized, and crystals of the ε'c phase with different crystal orientations were observed.
이 가압후의 시료에 570℃로 4시간의 풀림처리를 한 바, 가압방향에 자화우 위방향을 갖는 이등방성자석이 얻어졌다.The sample after pressurization was subjected to an annealing treatment at 570 ° C. for 4 hours to obtain an anisotropic magnet having a magnetizing upper direction in the pressing direction.
자기특성은 가압방향에서는Magnetic properties in the pressing direction
Br=5450G BHc=2200Oe BHmax=3.8×106G.OeBr = 5450G BHc = 2200Oe BHmax = 3.8 × 10 6 G.Oe
가압방향에 직각인 방향에서 가압전의 [1120]방향에 대응하는 방향에서는In a direction corresponding to the [1120] direction before pressing in a direction perpendicular to the pressing direction
Br=1000G BHc=600Oe BHmax=0.2×106G.OeBr = 1000G BHc = 600Oe BHmax = 0.2 × 10 6 G.Oe
가압방향에 직각인 또 하나의 방향에서는In another direction perpendicular to the pressing direction
Br=2400G BHc=1400Oe BHmax=0.9×106G.OeBr = 2400G BHc = 1400Oe BHmax = 0.9 × 10 6 G.Oe
이었다.It was.
이 자기특성치를 실시예 2에서와 같은 실험에서의 자기특성치와 비교하면, 이 경우는 자화우 위방향에서 Br가 약 2할 정도, BHmax도 약 반이고, 또 자화곡선의 같도도 저하되어 이등방성화도가 실시예 2의 경우보다도 떨어져 있었다.This magnetic characteristic value is compared with the magnetic characteristic value in the same experiment as in Example 2, in this case, Br is about 2% in the magnetization right direction, BHmax is about half, and the degree of magnetization curve is also lowered and isotropic. The degree of degree of deterioration was lower than that of Example 2.
또 상술의 가압온도, 가압력, 변형율의 조건 및 가압후의 풀림처리 조건을 바꾸었을 경우에 있어서도 자기특성의 보다 큰 향상은 인정되지 않았다.Further, even when the above-mentioned conditions of pressurization temperature, pressing force, strain, and annealing conditions after pressurization were changed, further improvement of the magnetic characteristics was not recognized.
또한 가압방향을 여러가지 바꾸었을 경우에는 어느 시료에 있어서도 자기특성은 실시예 2에 있어서의 자기특성보다도 Br가 1∼3할 정도 낮고, 또 BHmax도 약 반으로 실시예 2와의 사이에 층상 Mn3AlC상의 존재의 유무에 의한 본질적인 차이가 인정되었다.In the case of various changes in the pressing direction, the magnetic properties of the samples were about 1 to 3 times lower than the magnetic properties in Example 2, and the BHmax was about half that of the layered Mn 3 AlC phase between Example 2 Intrinsic differences with and without were recognized.
이 실시예 2와 실시예 4에 있어서의 자기특성의 차이의 원인을 광학현미경 및 X선회절에 의해서 조사한 바, 실시예 2의 경우에는 고온가공의 과정에 있어서, 층상 Mn3AlC상은 매트릭스의 ε'c상의 쌍정(雙晶)등 다방향의 ε'c상의 발생을 억제시켜서 τc상의 배향을 높이는 효과가 있으며, 따라서 풀림처리후의 매트릭스의 ε'c상의 배향성도 실시예 4의 경우보다도 뛰어나 자화위 우방향에 있어서의 자기특성은 실시예 4의 경우보다 현저하게 향상되는 것이 밝혀졌다.The cause of the difference in magnetic properties in Examples 2 and 4 was investigated by optical microscopy and X-ray diffraction. In the case of Example 2, the layered Mn 3 AlC phase was ε'c in the matrix during high temperature processing. It is effective in suppressing the generation of the ε'c phase in the multi direction such as twins of the phase and increasing the orientation of the τc phase. Therefore, the orientation of the ε'c phase of the matrix after the annealing treatment is also superior to that in Example 4, and the magnetization direction is right. It has been found that the magnetic properties in are significantly improved than in the case of Example 4.
이와 같이 M처리에 의해서 층상으로 추출시킨 Mn3AlC상은 전술한 바와 같이 망간-알루미늄-탄소 계합금에 있어서의 원자면 이동을 용이하게 해서 저압력에서의 고온가공을 가능하게 하는 효과가 있을 뿐만아니라, 결정의 생성방위를 규제하여 배향성을 높이는 효과가 있다.As described above, the Mn3AlC phase extracted in a layered manner by M treatment has the effect of facilitating atomic surface movement in the manganese-aluminum-carbon alloy and enabling high-temperature processing at low pressure, and also crystallization. There is an effect of increasing the orientation by regulating the formation direction of the.
따라서 비등 방성화도가 큰 극히 뛰어난 자기특성을 갖는 이등방성 자석을 얻는 위에서 층상 Mn3AlC상의 존재가 극히 중요한 것이라는 것이 명백해졌다.Therefore, it has become clear that the presence of the layered Mn3AlC phase is extremely important in obtaining anisotropic magnets having extremely excellent magnetic properties with high anisotropy.
[비교예 3]Comparative Example 3
화학분석치로 망간 71.81%, 알루미늄 28.19%의 조성으로 된 망간-알루미늄계 합금을 비교예 1을 준용한 용해 냉각방법으로 ε단결정의 제작을 시도하였다.In the chemical analysis, manganese-aluminum-based alloys having a composition of 71.81% manganese and 28.19% aluminum were tried to prepare the ε single crystal by the dissolution cooling method applying Comparative Example 1.
얻어진 합금물은 다결정체이며, 또한 ε상의 잔류가 극히 적으며, 대부분이 상온상인β-Mn상과 r상으로 되고, 일부에 τ상의 잔류도 인정되었다.The obtained alloy was a polycrystalline body, and the residual of the ε phase was extremely small, most of which became the β- Mn phase and the r phase, which were at room temperature, and the τ phase was also recognized in part.
또 망간, 알루미늄의 조성 및 용해조건, 냉각조건을 여러가지 바꾼 경우도, 상술과 거의 같은 경향에 있으며, ε상을 얻기 위해서 900℃이상의 고온에서 수중에 담금질한 경우에는 현저한 균열이 발생하였다.Also, various changes in the composition, dissolution conditions, and cooling conditions of manganese, aluminum, tend to be almost the same as described above, and significant cracking occurred when quenched in water at a high temperature of 900 ° C. or higher to obtain an ε phase.
한편 상기와 동일조성의 망간-알루미늄이 원합금을 1100∼1200℃의 온도로 일주일간 가열하여 ε상으로서의 재결정을 촉진하고, 이 온도에서 수중에 담금질하는 것에 의해서 시료는 현저한 균열을 포함한 상태로는 되지만 약 3∼5mm의 입경이 갖는 ε상을 얻을 수가 있었다.On the other hand, the manganese-aluminum of the same composition as above heats the raw alloy at a temperature of 1100 to 1200 ° C for a week to promote recrystallization as ε phase, and the sample is immersed in water at this temperature so that the sample contains significant cracks. However, the ε phase of the particle diameter of about 3 to 5 mm was obtained.
이 ε상의 다결정체에서 비교적 큰 결정립을 선택하여 (3304), (1120), (3308)과 평행인 면을 갖는 3×3×3mm의 입방체 시료를 끊어내서 이것을θ 1=55°,θ 2=0°의 가압방향, 즉 (3304)면에 수직인 방향에, 가압온도 580℃, 가압력 40gk/㎟의 조건으로 가압하여 변형율 -14.7%의 가공을 하였다.From this polycrystalline body of ε phase, a relatively large grain was selected, and a 3 × 3 × 3 mm cube sample having a plane parallel to (3304), (1120), and (3308) was cut off, and this was θ 1 = 55 ° and θ 2 = In the pressing direction of 0 °, that is, in a direction perpendicular to the (3304) plane, pressing was performed under the conditions of a pressing temperature of 580 ° C. and a pressing force of 40 gk / mm 2 to give a strain of -14.7%.
가공후의 시료는 신장은 등방적이고, 자기특성은After processing, the elongation is isotropic and the magnetic properties
Br=1350G BHc=650Oe BHmax=0.2×106G.OeBr = 1350G BHc = 650Oe BHmax = 0.2 × 10 6 G.Oe
의 등방성 자석이었다.Was an isotropic magnet.
가공후의 시료에 대하여 X선회절을 한 바, τ상,β-Mn상, γ상의 회절선이 존재하고, τ상은 거의 배향성이 인정되지 않았다. 또 가압온도나 가압력, 변형율을 여러가지 바꾼 경우에 있어서도 상술과 같은 경향으로 τ상만의 시료를 얻을 수는 없으며, 이등방성화되지 않았다.X-ray diffraction was performed on the sample after processing, and τ phase, β- Mn phase, and γ phase diffraction lines exist, and the τ phase was hardly recognized in orientation. Moreover, also when the pressurization temperature, the pressing force, and the strain rate were changed in various ways, the sample of only τ phase cannot be obtained by the same tendency as described above, and it was not anisotropic.
이는 망간-알루미늄계 합금의 경우는 망간-알루미늄-탄소계 합금과는 달라서 ε상 및 τ상의 안정성이 나쁘기 때문에 530℃이상에서는 단지 τ상으로서 존재하기 어려울뿐 아니라, 특히 가공에 의해서 γ상과β-Mn상에의 분해가 촉진되는 것과, 또한 전술의 층상 Mn3AlC상에 의한 방향규제 효과가 없기 때문인것으로 생각된다.This manganese-case of an aluminum-based alloy, manganese-aluminum-because of the carbon-based alloy and is poor in stability over due to the difference ε-phase, and τ in more than 530 ℃ only, as well as difficult to present as phase τ, in particular by machining γ phase and a β It is thought that this is because the decomposition to the -Mn phase is promoted and the aroma control effect by the layered Mn3AlC phase described above is not provided.
[실시예 5]Example 5
망간, 알루미늄, 탄소의 조성율 망간 67.0∼74.0%, 탄소 0.1∼2.5%, 나머지 알루미늄의 범위내에서 변화시킨 망간-알루미늄-탄소합금의 ε혹은 εc(M)상의 단결정체 혹은 결정립의 큰 다결정체를 만들고, 이것보다 ε혹은 εc(M)상의 단결정 시료를 끊어내서,θ 1=55°,θ 2=0°인 가압방향에 570℃의 온도를 40㎏/㎟의 압력을 가하여 가압하였다.Composition ratios of manganese, aluminum, and carbon Manganese 67.0 to 74.0%, carbon 0.1 to 2.5%, and the manganese-aluminum-carbon alloys in the range of ε or εc (M) phases of the manganese-aluminum-carbon alloys, or polycrystalline large crystals Then, single crystal samples of ε or εc (M) were cut out from this, and pressurized at a pressure of 40 kg / mm 2 at a temperature of 570 ° C. in a pressing direction of θ 1 = 55 ° and θ 2 = 0 °.
표 4에 화학분석치 및 가압후 풀림처리를 가하였을 때의 자화우위방향에 있어서의 자기특성치를 각각 표시한다. 고용한(1/10Mn-6.6%)미만의 탄소량을 함유한 S23및 S24의 시료는 거의 이동방성화되지 않고, 또상 및β-Mn상이 추출되어 있어서 등방성이 낮은 자기특성이었다.Table 4 shows the magnetic properties in the magnetization superiority direction when the chemical analysis value and the annealing treatment were applied after pressing. Samples of S 23 and S 24 containing less than (1/10 Mn-6.6%) of dissolved carbon are hardly mobile-spun, and Phases and β- Mn phases were extracted and had low magnetic isotropy.
S25의 시료는 다량의β-Mn상이, S30의 시료는 다량의 상이 존재하고,The sample of S 25 has a large amount of β- Mn phase, and the sample of S 30 has a large amount of phase,
[표 4]TABLE 4
이등방성화도도 작아서 어느 것이나 낮은 자기특성이었다. (1/3Mn-22.2%)를 넘는 탄소량을 함유한 S31, S32, S33의 시료는 어느 것이나 가공전에 이미 Al4C3상이 존재하고, 가공후도 비등방성화도가 작아서 대체로 동방성의 자기특성이었다. 또 S31, S32, S33의 시료는 어느 것이나 붕괴현상이 인정되었다. 이들의 BHmax=2.0×106G.Oe이하의 시료에 대하여, 가압방향 및 가압온도, 변형율의 가압조건이나 플립처리조건을 바꿔도 어느 것이나 BHmax=2.0×106G·Oe 이하의 낮은 자기특성이었다. 상기의 실험결과에서 BHmax=6.0×106G.Oe이상의 뛰어난 자기특성을 갖는 조성범위는The degree of anisotropy was also small and both were low magnetic properties. All samples of S 31 , S 32 , and S 33 containing more than 1 / 3Mn-22.2% of carbon had Al 4 C 3 phase before processing, and the anisotropy degree was small after processing. It was a magnetic characteristic. In addition, all the samples of S 31 , S 32 , and S 33 were found to have collapsed. For these samples having BHmax = 2.0 × 10 6 G.Oe or less, the magnetic properties were lower than BHmax = 2.0 × 10 6 G · Oe, even if the pressurization direction, pressurization temperature, strain rate, or flipping condition were changed. . In the above experimental results, the composition range having excellent magnetic properties of BHmax = 6.0 × 10 6 G.Oe or more
망간 68.0∼73.0%Manganese 68.0-73.0%
탄소(1/10Mn-6.6)∼(1/3Mn 22.2%)Carbon (1 / 10Mn-6.6) to (1 / 3Mn 22.2%)
알루미늄 나머지 부분Aluminum rest
에 한정되는 것이 밝혀졌다.It turns out that it is limited to.
[실시예 6]Example 6
망간 72%, 알루미늄 27%, 탄소 1%를 배합하여, 약 1400℃로 20분간 용해하고, 냉각주형에 주조하였다.
얻어진 주조체는 화학분석치로 망간 71.83%, 알루미늄 27.19%, 탄소 0.98%이고, 광학현미경으로는 최초에 응고된 부분에 주상정(柱狀晶)이 관찰되었다.The obtained cast product was manganese crystal 71.83%, aluminum 27.19%, carbon 0.98% by chemical analysis, and columnar crystals were observed in the first solidified portion under an optical microscope.
이 주조체에 850℃로 20분간의 M처리를 하여 이 온도에서 담금질한 바 주상정립내에 층상 Mn3AlC의 추출이 확인되고, 또한 층상모양이 주상정의 성장방향과 직각에 가까운 각도를 이룬 결정립이 많았다.The cast was subjected to M treatment at 850 ° C. for 20 minutes and quenched at this temperature. As a result, extraction of layered Mn 3 AlC in the columnar grains was confirmed, and the grains were formed at an angle close to the growth direction of the columnar grains. Many.
이 주조체에 대하여 X선회절을 한 바 εC상 및 층상 Mn3AlC상의 회절선이 확인되었다.X-ray diffraction of this cast body confirmed diffraction lines of the εC phase and the layered Mn 3 AlC phase.
이 주조체에서 주상정의 성장방향에 수직인 면을 갖는 6×6×6mm 각의 입방체 시료를 끊어내서 성장 방향에 대하여 직각인 방향으로, 가압온도 650℃, 가압력 45㎏/㎟의 조건으로 가압하였다. 가압방향에 있어서의 시료의 변형율은 -25.5%이었다. 가압후의 시료는 비자성이었으므로, 570℃로 4시간의 풀림처리를 한 바, 가압방향에 대하여 직각인 방향에 자화우위방향을 갖는 비등방성 자석을 얻었다.A 6 × 6 × 6 mm cube sample having a face perpendicular to the growth direction of the columnar tablet was cut out from the cast body and pressed under a condition of a pressurization temperature of 650 ° C. and a pressing force of 45 kg / mm 2 in a direction perpendicular to the growth direction. . The strain of the sample in the pressing direction was -25.5%. Since the sample after pressurization was nonmagnetic, it was annealed at 570 degreeC for 4 hours, and the anisotropic magnet which has the magnetization superior direction in the direction orthogonal to a pressurization direction was obtained.
자기 특성은 가압방향에서,Magnetic properties in the pressing direction,
Br=2,800G BHmax=1.1×106G.OeBr = 2,800G BHmax = 1.1 × 10 6 G.Oe
BHC=1,500OeBHC = 1,500Oe
가압방향에 직각으로, 가압전의 주상정의 성장방향과 평행인 방향에서는In a direction perpendicular to the pressing direction, in a direction parallel to the growth direction of the columnar tablet before pressing
Br=4,800G BHmax=3.6×106G.OeBr = 4,800G BHmax = 3.6 × 10 6 G.Oe
BHC=2,350OeBHC = 2,350Oe
가압방향에 직각인 또 하나의 방향에서는,In another direction perpendicular to the pressing direction,
Br=4,750G BHmax=4.0×106G.OeBr = 4,750G BHmax = 4.0 × 10 6 G.Oe
BHC=2,400OeBHC = 2,400Oe
이었다.It was.
[실시예 7]Example 7
화학분석치로, 표 5의 조성비를 갖는 P1∼P9의 9종의 망간-알루미늄-탄소계 합금의 봉상주조체를 용해 주조에 의해 만들었다. 용해는 약 1450℃로 30분간 유지해서 탄소를 충분히 고용시켰다. 이것에서 20mm×35mm의 원주상 시료를 각각 끊어내었다. 끊어낸 각기의 시료에 대하여 1150℃의 온도로 2시간 가열한 후 이 온도에서 830℃까지 10∼15℃/분의 냉각속도로 서냉하고, 다시 830℃에서 20분간 유지하는 M처리를 한후, 830℃에서 300∼3000℃/분의 냉각속도로 담금질하고, 다시 600℃로 1시간 풀림열처리를 하였다.By chemical analysis, the rod-shaped cast bodies of nine manganese-aluminum-carbon alloys of P 1 to P 9 having the composition ratios shown in Table 5 were produced by melt casting. Dissolution was maintained at about 1450 ° C. for 30 minutes to sufficiently dissolve carbon. 20mm from this Cylindrical samples of 35 mm each were cut out. Each sample cut out was heated at a temperature of 1150 ° C. for 2 hours, and then slowly cooled to 830 ° C. at a cooling rate of 10 to 15 ° C./min, followed by an M treatment held at 830 ° C. for 20 minutes, and then 830 ° C. Quenching was carried out at a cooling rate of 300 to 3000 ° C./min at 300 ° C., followed by annealing heat treatment at 600 ° C. for 1 hour.
이 열처리 후의 각기의 시료에 대하여 X선회절, 광학현미경, 전자현미경에 의해 상태를 조사한 바, 탄소량을 고용한 (1/10Mn-6.6%)이상 함유한 P3∼P9의 조성의 시료에서는 층상 Mn3AlC상이 인정되었으나 탄소량이 고용한 미만의 P1∼P2의The samples after the heat treatment were examined by X-ray diffraction, optical microscope, and electron microscope. As a result, in the samples having a composition of P 3 to P 9 containing (1/10 Mn-6.6%) or more of carbon content, The layered Mn 3 AlC phase was recognized but the carbon content of P 1 to P 2 below
[표 5]TABLE 5
조성의 시료에서는 층상 Mn3AlC상은 전혀 인정되지 않았다. 또 탄소량이 (1/3Mn 22.2%)를 넘는 P8∼P9의 조성의 시료에서는 τC상 및 층상 Mn3AlC상 외에 Al4C3의 추출이 인정되어 P3의 조성의 시료에서는β-Mn상이, P7의 조성의 시료에서는 γ상이 다량으로 존재하였다.In the sample of the composition, the layered Mn 3 AlC phase was not recognized at all. Further, in the sample of the composition of an amount of carbon (1 / 3Mn 22.2%) over P 8 ~P 9 is τC phase and a recognition layer Mn 3 Extraction of Al 4 C 3 in addition to the AlC in the sample of the composition of P β 3 -Mn In the sample having a composition of P 7 , a large amount of γ phase was present.
이들의 시료에 대하여 각각 다음과 같은 고온가공을 하였다. P1의 조성을 갖는 시료를 가압온도 680℃, 가압력 50㎏/㎟로, 원주의 축방향에 가압하고 가압방향의 변형율 -25%의 압축가공을 하였다.Each of these samples was subjected to the following high temperature processing. The sample having the composition of P 1 was pressed in the axial direction of the circumference at a pressing temperature of 680 ° C. and a pressing force of 50 kg / mm 2, and subjected to compression processing with a deformation rate of -25% in the pressing direction.
가공후의 시료에는 다수의 균열이 발생하고 있었다. 자기특성은 가압전의 특성 BHmax=0.6×106G.Oe보다도 대폭 저하되고Many cracks were generated in the sample after processing. The magnetic properties are significantly lower than those before the pressure BHmax = 0.6 × 10 6 G.Oe
Br=1,700G BHC=700OeBr = 1,700G BHC = 700Oe
BHmax=0.3×106G.OeBHmax = 0.3 × 10 6 G.Oe
로 되어, 동방성이었다.It was Touhou.
또 이 시료의 X선 회절의 결과, 소량의 τ상의 잔류가 인정되는 외는 다량의 β-Mn상과 γ상이 인정되어, 또 이 시료에 풀림열처리를 추가하여도 자기특성은 더욱 저하하는 것에 불과하였다. P2의 조성을 갖는 시료를 가압온도 710℃, 가압력 55㎏/㎟로 원주의 축방향에 가압하고, 변형율 -50%의 가공을 하였다. 가공후의 시료는 분쇄되어 있어서, 그 덩어리에 자석을 가까이 하여도 거의 자성을 나타내지 않았다.As a result of X-ray diffraction of this sample, a large amount of β-Mn phase and γ phase were recognized except that a small amount of τ phase was recognized, and the magnetic properties were further reduced even if annealing heat treatment was added to this sample. . A sample having a composition of P 2 was pressed in the axial direction of the circumference at a pressurization temperature of 710 ° C. and a pressing force of 55 kg / mm 2, and processed with a strain rate of -50%. The sample after processing was pulverized and showed little magnetism even when the magnet was close to the mass.
이 가공 후의 시료의 X선회절의 결과, τ상의 존재는 전혀 인정되지 않으며, γ상과β-Mn상만이 인정되었다. 이것은 전술의 P1의 경우와 같이 가공에 의해서 τ상에서 γ상과β-Mn상에의 분해가 촉진된 것으로 생각된다.As a result of the X-ray diffraction of the sample after this processing, the existence of the τ phase was not recognized at all, and only the γ phase and the β- Mn phase were recognized. This is considered to be accelerated in the decomposition from the τ phase to the γ phase and the β- Mn phase as in the case of P 1 described above.
P3의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에, 가압온도 630℃, 가압력 50㎏/㎟로, 변형을 -40%의 압축가공을 하였다.The sample having the composition of P 3 was subjected to compression processing of -40% in the axial direction of the circumference at a pressurization temperature of 630 占 폚 and a pressing force of 50 kg / mm 2.
가공후의 시료는 직경방향에 자화우위방향이 인정되었으나, 이 방향에 있어서의 자기특성은After the processing, the magnetization superior direction was recognized in the radial direction, but the magnetic properties in this direction
Br=2600G BHmax=1.0×106GOeBr = 2600G BHmax = 1.0 × 10 6 GOe
BHC=1500OeBHC = 1500Oe
에 불과하고, 추가풀림처리에 의해서도, 자기특성은 향상되지 않았다. 가공후의 X선회절의 결과,β-mn상이 다량으로 인정되어, 이 때문에 특성이 향상되지 않은 것으로 생각된다.The magnetic properties were not improved even by the additional annealing treatment. As a result of the X-ray diffraction after processing, a large amount of β- mn is recognized, which is considered to have not improved the characteristics.
P4의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향으로, 720℃의 온도, 가압력 40㎏/㎟로, 가공율 65%의 압출가공을 하였다. 또한 압출가공에 있어서의 가공율은, 가공전후의 시료의 단면적 감소율을 나타낸다.A sample having a composition of P 4 was subjected to extrusion at a processing rate of 65% at a temperature of 720 ° C. and a pressing force of 40 kg / mm 2 in the axial direction of the circumference. In addition, the processing rate in extrusion processing represents the rate of reduction of the cross-sectional area of the sample before and after processing.
가공후의 시료는, 압출방향 즉, 원주상 시료의 축방향에 자화우위방향을 갖는 뛰어난 이등방성자석으로 자화우위방향의 자기특성은The sample after processing is an excellent anisotropic magnet having the magnetizing superior direction in the extrusion direction, that is, the axial direction of the cylindrical sample.
Br=6100G BHmax=5.5×106G.OeBr = 6100G BHmax = 5.5 × 10 6 G.Oe
BHc=2200OeBHc = 2200Oe
이었다.It was.
가공후의 시료에 대하여, X선회절 및 광학현미경 관찰로 상 상태를 조사한 바, τC상 및 층상 Mn3AlC상으로, 압출방향과 비교적 평행에 가까운 층상 Mn3AlC상의 줄무늬가 인정되었다. P4의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 가압온도 650℃, 가압력 45㎏/㎟로, 변형율 -53%의 압축가공을 하였다. 가공 후의 시료는 직경방향에 자화우위방향을 갖는 이등방성자석으로, 자화우위방향의 자기특성은With respect to the sample after processing, in the X-ray diffraction and optical microscopy the bar, and τC the layered Mn 3 AlC a review of the state, the streaks on the layer nearest Mn 3 AlC in relatively parallel to the extrusion direction was recognized. A sample having a composition of P 4 was subjected to compression processing at a strain rate of -53% at a pressurization temperature of 650 ° C and a pressing force of 45 kg / mm 2 in the axial direction of the circumference. The sample after processing is anisotropic magnet having magnetization superior direction in the radial direction.
Br=4900G BHmax=4.3×106G.OeBr = 4900G BHmax = 4.3 × 10 6 G.Oe
BHc=2600OeBHc = 2600Oe
이었다.It was.
P5의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 가압온도 680℃, 가압력 45㎏/㎟, 변형율 -65%의 압축가공을 하였다. 가공후의 시료는 직경방향에 자화우위방향을 갖는 이등방성자석으로, 자화우위방향의 자기특성은A sample having a composition of P 5 was subjected to compression processing in the axial direction of the circumference at a pressurization temperature of 680 ° C., a pressing force of 45 kg / mm 2, and a strain rate of -65%. The sample after processing is anisotropic magnet having magnetization superior direction in the radial direction.
Br=5050G BHmax=4.6×106G.OeBr = 5050G BHmax = 4.6 × 10 6 G.Oe
BHc=2600OeBHc = 2600Oe
이었다.It was.
P5의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 630℃의 온도로, 가압력 40㎏/㎟를 가하고, 가공율 65%의 압출가공을 하였다. 가공후의 시료는 압출방향 자화우위방향을 갖는 이등방성 자석으로, 그 방향의 자기특성은A sample having a composition of P 5 was subjected to an extrusion pressure of 65% with a pressing force of 40 kg / mm 2 at a temperature of 630 ° C. in the axial direction of the circumference. The sample after processing is anisotropic magnet with extrusion direction magnetization superior direction.
Br=5850G BHmax=5.7×106G.OeBr = 5850G BHmax = 5.7 × 10 6 G.Oe
BHC=2250OeBHC = 2250Oe
이었다.It was.
P5의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에, 가공온도를 500℃에서 850℃의 범위로 바꾸어, 가공율 50%의 압출가공을 했을때의 가공온도와 자화우위방향에 있어서의 자기특성을 표 6에 표시한다. 가공온도 500℃이하에서는 실시예 2의 경우와 같이 소성이 거의 없어, 압출이 곤란하며, 균열의 발생이 현저하며, 비등방성화되지 않았다.When the sample having the composition of P 5 is changed in the circumferential direction of the circumference and the processing temperature is in the range of 500 ° C. to 850 ° C., the magnetic properties in the processing temperature and the magnetization superiority direction when extrusion processing with a processing rate of 50% is shown. Mark on 6. At a processing temperature of 500 ° C. or less, there was almost no firing as in the case of Example 2, so that extrusion was difficult, remarkable generation of cracks, and no anisotropy.
또 830℃를 넘는 온도에서도, 소성이 감소하여, 균열의 발생이 따르며, 이등방성화되지 않았다.Moreover, even at the temperature exceeding 830 degreeC, baking reduced, the generation | occurrence | production of a crack came and was not isotropicized.
가압온도 530∼830℃의 범위내에서 BHmax=4.8×106G.Oe이상의 뛰어난 이등방성 자석이 얻어진다.Excellent anisotropic magnets with a BHmax of 4.8 × 10 6 G.Oe or more are obtained within a pressurizing temperature range of 530 to 830 ° C.
[표 6]TABLE 6
P6의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향으로, 700℃의 온도로, 가압력 40㎏/㎟를 가하고, 가공율 31%의 압출가공을 하였다. 가공후의 시료의 압출방향의 자기특성은A sample having a composition of P 6 was subjected to an extrusion process with a machining rate of 31% by applying a pressing force of 40 kg / mm 2 at a temperature of 700 ° C. in the axial direction of the circumference. Magnetic properties in the extrusion direction of the sample after processing
Br=4350G BHmax=2.4×106G.OeBr = 4350G BHmax = 2.4 × 10 6 G.Oe
BHC=1600OeBHC = 1600Oe
이었다.It was.
이 가공후의 시료를 다시 같은 방향에 700℃의 온도로 가압력 25㎏/㎟를 가하여, 가공율 25%의 제압출가공을 한 바, 압출방향의 자기특성은When the sample after this processing was subjected to pressing force of 25 kg / mm2 in the same direction at a temperature of 700 ° C. again and subjected to extrude processing at a processing rate of 25%, the magnetic properties in the extrusion direction were
Br=5700G BHmax=5.0×106G.OeBr = 5700G BHmax = 5.0 × 10 6 G.Oe
BHC=1950OeBHC = 1950Oe
이었다.It was.
P7의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 780℃의 온도로, 가압력 45㎏/㎟를 가하고, 가공율 50%의 압출가공을 하였다. 가공후의 시료에는 압출방향과 대략 수직인 균열면이 발생하였다. 자기특성은 자기우위 방향인 압출방향에서A sample having a composition of P 7 was applied with an applied pressure of 45 kg / mm 2 at a temperature of 780 ° C. in the axial direction of the circumference, and subjected to extrusion processing with a processing rate of 50%. The sample after processing produced the crack surface substantially perpendicular to the extrusion direction. Magnetic properties are determined in the extrusion direction
Br=2750G BHmax=1.8×106G.OeBr = 2750G BHmax = 1.8 × 10 6 G.Oe
BHc=1700OeBHc = 1700Oe
이었다.It was.
P8의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 가압온도 750℃, 가압력 50㎏/㎟, 변형율 -76%의 압축가공을 하였다. 가공후의 시료에는 외주부분에 직경방향의 균열이 발생하였다. 자화우위방향은 시료의 직경방향으로 자기특성은A sample having a composition of P 8 was subjected to compression processing in the axial direction of the circumference at a pressurization temperature of 750 ° C., a pressing force of 50 kg / mm 2, and a strain rate of -76%. In the sample after the processing, cracks in the radial direction occurred in the outer peripheral portion. The magnetization superiority direction is the diameter direction of the sample
Br=3800G BHmax=2.1×106G.OeBr = 3800G BHmax = 2.1 × 10 6 G.Oe
BHc=1800OeBHc = 1800Oe
이었다.It was.
이 시료는, Al4C3가 추출되어 있어서, 수일후 붕괴하기 시작하였다.Al 4 C 3 was extracted in this sample and began to disintegrate after several days.
P9의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에, 가압온도 700℃, 가압력 55㎏/㎟, 변형율 -35%의 압축가공을 하였다. 자화우위방향은 시료의 직경방향으로 자기특성은A sample having a composition of P 9 was subjected to compression processing at a circumferential axial direction at a pressurization temperature of 700 ° C., a pressing force of 55 kg / mm 2, and a strain rate of -35%. The magnetization superiority direction is the diameter direction of the sample
Br=3400G BHmax=1.9×106G.OeBr = 3400G BHmax = 1.9 × 10 6 G.Oe
BHc=170OeBHc = 170Oe
이었다.It was.
이 시료는 Al4C3가 석출하고 있어서 수일후 붕괴하기 시작하였다. 이상의 사례에 나타낸 바와같이 τc(M)상의 상 상태에 있는 시료에서는 530∼830℃의 온도범위에서 가소성에 뛰어나고, 또한 고온소성가공에 의한 이동방성화의 비율로 커서, 극히 뛰어난 자기특성을 갖는 비등방성 자석이 얻어졌다.This sample started to disintegrate after several days of precipitation of Al 4 C 3 . As shown in the above example, the sample in the phase state of τc (M) has excellent plasticity in the temperature range of 530 to 830 ° C, and also has a high ratio of mobile spinning by high temperature firing, and thus has an extremely excellent magnetic property. Isotropic magnets were obtained.
한편 충상 Mn3AlC상이 존재하지 않는 상 상태의 경우, 혹은 층상 Mn3AlC상이 존재하고 있어도 τc상 이외의 상, 예를들면 Al4C3,β-Mn, γ의 상이 존재할 경우에는 가소성이 나쁘고, 또한 비등방성화의 비율도 작아서, 자기특성이 낮은 것이었다. 따라서 양호한 비등방성 자석을 얻기 위한 조건으로서는 망간 68.0, 73.0%, 탄소(1/10Mn-6.6%)∼(1/3Mn 22.2%), 나머지 알루미늄의 조성범위에 있는 것이 이 경우도 필수요건으로, 또한 이 조성범위 τc(M)상을 530∼830℃의 온도범위에서 고온소성 가공하는 것이 필요한 것이며, 특히 가공율 40∼65%의 압출가공으로 BHmax=4.8×106G.Oe이상의 극히 뛰어난 자기특성을 갖는 비등방성 자석이 얻어졌다.On the other hand, in the case of a phase state in which the filling Mn 3 AlC phase does not exist, or in a phase other than the τc phase, for example, Al 4 C 3 , β- Mn, or γ in the presence of a layered Mn 3 AlC phase, the plasticity is poor. In addition, the anisotropy ratio was also small and the magnetic properties were low. Therefore, as conditions for obtaining a good anisotropic magnet, manganese 68.0, 73.0%, carbon (1 / 10Mn-6.6%) to (1 / 3Mn 22.2%), and the composition range of the remaining aluminum is also a requirement in this case. It is necessary to carry out high temperature baking of this composition range τc (M) phase in the temperature range of 530-830 degreeC. Especially, the outstanding magnetic property more than BHmax = 4.8x10 <6> G.Oe by the extrusion process of 40-65% of processing rate. An anisotropic magnet with was obtained.
또, 가공후의 기계적 강도는 현저하게 향상하여, 항장력 20㎏/㎟, 신장율 5%, 항절력 30㎏/㎟이상에 달하고, 또 기계가공성도 극히 양호하게 되어, 자석화된 상태에서 통상의 선반가공 등의 절삭가공도 용이하게 할 수 있을 정도의 양호한 가공성을 나타냈다.In addition, the mechanical strength after processing is remarkably improved, the tensile strength is 20 kg / mm 2, the elongation rate is 5%, the tensile strength is 30 kg / mm 2 or more, and the machinability is extremely good, and the normal lathe is processed in the magnetized state. The good workability of the degree which can make cutting etc. also easy was shown.
[실시예 8]Example 8
실시예 7에 있어서의 P5의 조성을 갖는 이와 같은 주조체에서 20mmø×35mm의 원주상 시료를 끊어내서 1000℃의 온도로 5시간 유지한후 10℃/분의 냉각속도로 835℃까지 냉각하고, 다시 이 온도에서 300∼3000℃/분의 냉각속도로 담금질하였다. 또한 이 시료를 500℃로 10분간 유지한 바, 상 상태는 약 7할이 εc(M)상으로 나머지 약 3할은 εc(M)상인 것인 X선회절 및 광학 현미경 관찰로 확인되었다.In such a cast body having a composition of P 5 in Example 7, a cylindrical sample of 20 mm × 35 mm was cut out and held at a temperature of 1000 ° C. for 5 hours, and then cooled to 835 ° C. at a cooling rate of 10 ° C./min, again. Quenching was performed at this temperature at a cooling rate of 300-3000 ° C./min. In addition, when the sample was kept at 500 ° C for 10 minutes, it was confirmed by X-ray diffraction and optical microscopic observation that about 70% of the phases were εc (M) and about 30% were εc (M).
이 시료를 원주의 축방향에 730℃의 온도로 가압력 40㎏/㎟를 가하여 가공율 40%의 압출가공을 하였다.This sample was subjected to an extrusion process with a processing rate of 40% by applying a pressing force of 40 kg / mm 2 at a temperature of 730 ° C. in the axial direction of the circumference.
가공후의 시료의 압출방향에 있어서의 자기특성은 낮고, X선회절의 결과 ε'c상의 존재가 확인되었으므로, 다시 600℃로 2시간의 풀림처리를 가한 바, 시료의 축방향에 자화우위방향을 갖는 극히 뛰어난 자기특성의 비등방성 자석을 얻었다.Since the magnetic properties in the extrusion direction of the sample after processing were low and the presence of the ε'c phase was confirmed by the X-ray diffraction, the annealing treatment was further performed at 600 ° C. for 2 hours, and the magnetization superior direction was observed in the axial direction of the sample. An anisotropic magnet with extremely excellent magnetic properties was obtained.
Br=6200G BHmax=6.0×106G.OeBr = 6200G BHmax = 6.0 × 10 6 G.Oe
BHC=2300OeBHC = 2300Oe
이었다.It was.
또, 이 가공열 처리 후의 기계적강도, 기계가공성은 극히 양호하였으며, 실시예 7과 동등 혹은 그 이상을 나타냈다.Moreover, the mechanical strength and machinability after this heat processing were extremely good, and showed the same or more as Example 7.
[실시예 9]Example 9
실시예 7에 있어서의, P5의 조성을 갖는 실시예 7과 동일한 주조체에서 20mm×35mm의 원주상 시료를 끊어내서, 1150℃의 온도로 2시간 유지한 후 1000℃까지 서냉하고, 이 온도에서 300∼3000℃/분의 범위내의 냉각속도로 담금질하였다.In Example 7, a cylindrical sample of 20 mm x 35 mm was cut out of the same cast as in Example 7 having a composition of P 5 , held at a temperature of 1150 ° C. for 2 hours, and then cooled slowly to 1000 ° C., at this temperature. Quenching was carried out at a cooling rate in the range of 300 to 3000 ° C / min.
이 담금질후의 시료 εc상을 원주의 축방향에, 730℃의 온도로 60㎏/㎟의 가압력으로, 가공율 40%의 압출가공을 하였다. 변형속도는 실시예 7에 있어서의 동일조성의 τc(M)상 시료의 압출가공에 있어서의 변형속도보다도 느리고, 변형능은 나빴다. 가공후의 시료에 대하여 X선회절을 한 바 εc상 및 ε'c상이었다.The sample epsilon c phase after this quenching was extruded in the axial direction of the circumference at the pressure of 60 kg / mm <2> at the temperature of 730 degreeC, and 40% of the processing rate. The strain rate was slower than the strain rate in the extrusion process of the τc (M) phase sample of the same composition in Example 7, and the strainability was bad. X-ray diffraction was performed on the sample after processing, and it was εc phase and ε'c phase.
가공후의 시료에 600℃로 2시간의 풀림처리를 하고 자기특성을 측정한 바, 압출방향에서After annealing at 600 ° C for 2 hours and measuring the magnetic properties, the sample after processing was measured in the extrusion direction.
Br=5200G BHmax=4.8×106G.OeBr = 5200G BHmax = 4.8 × 10 6 G.Oe
BHc=1950OeBHc = 1950Oe
의 자기특성을 갖고, 압출방향에 자화우위방향을 갖는 이등방성 자석이었다.It was an isotropic magnet having magnetic properties of and having a magnetization superior direction in the extrusion direction.
이 시료의 기계적강도, 기계가공성도 극히 양호한 것이며, 실시예 7,8,10과 동등 혹은 그 이상을 나타냈다.The mechanical strength and machinability of this sample were also extremely good, and showed the same or better than Example 7,8,10.
[실시예 10]Example 10
실시예 7에 있어서의 표 5의 P1∼P9의 조성을 갖는 실시예 7과 동일한 주조체에서 20mmø×35mm의 원주상 시료를 각각 끊어내서, 이들의 시료에 대하여 1150℃로 2시간 유지한 후 830℃까지 10℃/분의 냉각속도로 서냉하고, 다시 이 온도로 20분간 유지하는 M처리를 한 후, 이 온도에서 1000℃/분의 냉각속도로 담금질하였다. 이 담금질 처리후의 각기의 시료에 대하여 X선회절, 광학현미경, 전자현미경에 의해 상 상태를 조사한 바, 탄소량을 고용한 (1/10Mη-6.6%) 이상 함유한 P3∼P9의 조성을 갖는 시료에서는 층상 Mn3AlC상이 인정되었으나, 탄소량이 고용한 미만인 P1및 P2의 조성을 갖는 시료에서는 층상 Mn3AlC상은 전혀 인정되지 않았다. 또 탄소량을 (1/3Mn-22.2%)를 넘어서 함유한 P8및 P9의 조성을 갖는 시료에서는 εc상 및 층상 Mn3AlC상 외에 Al4C3의 추출이 인정되었다.In the same cast as Example 7 having the composition of P 1 to P 9 of Table 5 in Example 7, each of the 20 mm ø35 mm cylindrical samples was cut off and held at 1150 占 폚 for 2 hours. Slow cooling was performed at a cooling rate of 10 ° C./min to 830 ° C., followed by M treatment held at this temperature for 20 minutes, and then quenched at a cooling rate of 1000 ° C./min at this temperature. Each sample after the quenching treatment was examined by X-ray diffraction, optical microscope, and electron microscope, and found to have a composition of P 3 to P 9 containing not less than 1/10 Mη-6.6% of a solid solution of carbon. Although the layered Mn 3 AlC phase was recognized in the sample, the layered Mn 3 AlC phase was not recognized at all in the sample having a composition of P 1 and P 2 with less carbon content. In addition, extraction of Al 4 C 3 in addition to the εc phase and the layered Mn 3 AlC phase was recognized in the samples having a composition of P 8 and P 9 which contained a carbon amount exceeding (1 / 3Mn-22.2%).
또 P3이 조성을 갖는 시료에서는β-Mn상이, P7의 조성을 갖는 시료에서는 r상이 각각 εC상 및 층상 Mn3AlC상 외에 다량으로 인정되었다.In the sample having the composition of P 3 , the β- Mn phase and the r phase of the sample having the composition of P 7 were recognized in a large amount in addition to the εC phase and the layered Mn 3 AlC phase, respectively.
P1의 조성을 갖는 시료는 소량의 ε상 및 다량의 τ상과β-Mn상이며, P2의 조성의 시료에서는 각각 대략 같은 량의 τ상,β-Mn상, r상이 혼재한 것으로 ε상은 전혀 인정되지 않았다. 이들의 열처리 후의 시료에 대하여 각기 다음에 설명하는 고온가공을 하고, 또한 각기의 시료에 적합한 풀림처리를 가하였다.The sample having the composition of P 1 is a small amount of ε phase and a large amount of τ phase and β -Mn phase, and in the sample having the composition of P 2 , approximately the same amount of τ phase, β -Mn phase, and r phase are mixed, respectively. Not admitted at all. The samples after these heat treatments were subjected to the high temperature processing described below, respectively, and further subjected to an annealing treatment suitable for the respective samples.
P1의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향으로 630℃의 온도로 50㎏/㎟의 압력을 가해서 가공율 40%의 압출가공을 하였다. 가공후의 시료는 0.5∼2mm의 덩어리로 분쇄되어 있으며, 원형을 남기지 않고 있었다.A sample having a composition of P 1 was subjected to extrusion at a processing rate of 40% by applying a pressure of 50 kg / mm 2 at a temperature of 630 ° C. in the axial direction of the circumference. The sample after processing was grind | pulverized into the lump of 0.5-2 mm, and did not leave a round shape.
이들 덩어리의 큰 것으로부터 1mm각의 크기의 것을 끊어내서 다시 500℃로 30분간의 풀림처리를 하고 자기특성을 측정한 바 등방성이며, 자기특성은The large ones of these chunks were cut into 1mm square pieces and then annealed at 500 ° C for 30 minutes, and the magnetic properties were measured.
Br=1200G BHmax=0.1×106G.OeBr = 1200G BHmax = 0.1 × 10 6 G.Oe
BHc=400OeBHc = 400Oe
이었다.It was.
또 이 시료의 X선회절의 결과에서는, 거의 대부분이β-Mn상과 r상으로 τ상의 잔류는 적었다.As a result of the X-ray diffraction of this sample, almost all of the β- Mn phase and the r phase had little residual of the τ phase.
이것은 가공에 의해서 ε상 및 τ상에서 r상과β-Mn상에의 분해가 촉진된 것으로 생각된다.This is considered to promote the decomposition of the r-phase and the β- Mn phase from the ε phase and the τ phase by processing.
P2의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 가압온도 780℃, 가압력 45㎏/㎟로 변형을 -20%의 압축가공을 하였다. 가공후의 시료는 분쇄되어 있어서 전혀 원래의 원형을 남기지 않고 있었다.A sample having a composition of P 2 was subjected to compression processing of -20% in deformation at a pressurization temperature of 780 ° C and a pressing force of 45 kg / mm 2 in the axial direction of the circumference. The sample after processing was pulverized, leaving no original original shape at all.
이 가공후의 시료의 X선회절의 결과, τ상의 존재는 전혀 인정될 수 없었으며, r상과β-Mn상만이 인정되었다. 이것은 전술의 P1의 경우와 같이, 가공에 의해서 τ상에서 r상과β-Mn상에의 분해가 촉진된 것으로 생각된다.As a result of X-ray diffraction of the sample after this processing, the existence of the τ phase could not be recognized at all, and only the r phase and the β- Mn phase were recognized. This is considered to be accelerated in the decomposition from the τ phase to the r phase and the β- Mn phase as in the case of P 1 described above.
P3의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 가압온도 580℃, 가압력 40㎏/㎟로 변형율 -50%의 압축가공을 하였다. 가공후의 시료에는 외주부분에 직경방향의 균열이 소량 인정되어, 근소한 자성이 나타났다.A sample having a composition of P 3 was subjected to compression processing at a strain rate of -50% at a pressurization temperature of 580 ° C. and a pressing force of 40 kg / mm 2 in the axial direction of the circumference. In the sample after processing, a small amount of radial cracks were recognized in the outer circumferential portion, and slight magnetism appeared.
이 시료를 570℃로 3시간 풀림처리를 하고 자기특성을 측정한 바 직경방향에 자화우위방향이 인정되었으나 이 방향에 있어서의 자기특성은,The sample was subjected to annealing at 570 ° C. for 3 hours and the magnetic properties were measured. As a result, the magnetization superior direction was recognized in the radial direction.
Br=2580G BHmax=1.3×106G.OeBr = 2580G BHmax = 1.3 × 10 6 G.Oe
BHc=1400OeBHc = 1400Oe
에 불과하였다.It was only.
가공후 및 풀림후의 시료의 X선회절 결과에서는β-Mn상이 다량으로 인정되어, 이 때문에 자기특성이 향상되지 않는 것으로 생각된다.In the X-ray diffraction results of the sample after processing and after annealing, a large amount of β- Mn phase is recognized, and therefore, it is considered that the magnetic properties do not improve.
P4의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 720℃의 온도로 40㎏/㎟의 압력을 가하고 가공율 50%의 압출가공을 하였다. 가공후의 시료의 자기특성은 좋지 않으며, X선회절의 결과에서 Mn3AlC상 외에 ε'c상의 존재가 인정되었다.A sample having a composition of P 4 was subjected to an extrusion process with a processing rate of 50% by applying a pressure of 40 kg / mm 2 at a temperature of 720 ° C. in the axial direction of the circumference. The magnetic properties of the sample after processing were not good, and the presence of the ε'c phase in addition to the Mn3AlC phase was recognized by the X-ray diffraction results.
이 시료에 550℃로 10시간의 풀림처리를 하고 자기특성을 측정한 바, 압출방향에서The sample was subjected to annealing for 10 hours at 550 ° C. and the magnetic properties thereof were measured.
Br=6400G BHmax=6.2×106G.OeBr = 6400G BHmax = 6.2 × 10 6 G.Oe
BHc=2550OeBHc = 2550Oe
의 자기특성을 갖고, 압출방향으로 자화우위 방향을 갖는 극히 뛰어난 비등방성자석을 얻었다.An anisotropic magnet having excellent magnetic properties and having a magnetization superior direction in the extrusion direction was obtained.
이 시료에 대하여 X선회절 및 광학현미경 관찰로 상 상태를 조사한 바, τc상과 Mn3AlC상이며, 압출방향과 비교적 평행에 가까운 충상 Mn3AlC상의 줄무늬가 인정되었다.The sample state was examined by X-ray diffraction and optical microscope observation. As a result, streaks of the filling Mn3AlC phase, which were τc phase and Mn3AlC phase and relatively parallel to the extrusion direction, were recognized.
P4의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향으로 가압온도 650℃, 가압력 45㎏/㎟로 변형율 -45%의 압축가공을 하였다. 가공후의 시료에는 비자성의 ε'c상이 있으며, 600℃로 3시간 풀림처리를 하고 자기특성을 측정한 바 직경방향에 자화우위방향을 갖는 이등방성 자석이었다.A sample having a composition of P 4 was subjected to compression processing at a strain rate of -45% at a pressurization temperature of 650 ° C. and a pressing force of 45 kg / mm 2 in the axial direction of the circumference. The sample after processing had a nonmagnetic ε'c phase, and was subjected to an annealing treatment at 600 ° C. for 3 hours, and the magnetic properties were measured. The sample was anisotropic magnet having a magnetizing superior direction in the radial direction.
자화우위방향의 자기특성은Magnetic properties in the magnetization dominant direction
Br=5300G BHmax=4.7×106G.OeBr = 5300G BHmax = 4.7 × 10 6 G.Oe
BHc=2600OeBHc = 2600Oe
이었다.It was.
P5의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 630℃의 온도로 45㎏/㎟의 압력을 가해서 가공율 50%의 압출가공을 하였다. 가공후의 시료는 부분적으로 비자성으로, 550℃로 20시간 풀림처리를 한 바, 압출방향에 자화우위방향을 갖는 이등방성자석이었다.A sample having a composition of P 5 was extruded at a rate of 50% by applying a pressure of 45 kg / mm 2 at a temperature of 630 ° C. in the axial direction of the circumference. The sample after the processing was partially nonmagnetic and subjected to an annealing treatment at 550 ° C. for 20 hours. As a result, the sample was anisotropic magnet having a magnetization superior direction in the extrusion direction.
압출방향의 자기특성은,Magnetic properties in the extrusion direction,
Br=6250GπⅠ 10000=6800GBr = 6250G πⅠ 10000 = 6800G
BHc=2500Oe ⅠHc=2800OeBHc = 2500Oe IHc = 2800Oe
BHmax=6.3×106G.Oe Br/πⅠ 10000=0.92BHmax = 6.3 × 10 6 G.Oe Br / πⅠ 10000 = 0.92
이었다.It was.
P5의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 가공온도를 500℃에서 850℃의 범위로 바꾸어서 가공율 40%의 압출가공을 하였다. 표 7에 가공온도와 가공후 풀림처리를 가했을때의 압출방향의 자기특성을 표시한다.The sample having the composition of P 5 was extruded at a processing rate of 40% by changing the processing temperature in the axial direction of the circumference in the range of 500 ° C to 850 ° C. Table 7 shows the magnetic properties in the extrusion direction when the processing temperature and post-treatment annealing are applied.
가공온도가 500℃이하의 경우는 실시예 2,7의 경우와 같이 소성이 거의 없어서 압출 곤란하며, 균열의 발생이 현저하고 풀림처리를 가하여도 이등방성화 되지 않았다.When the processing temperature is 500 ° C. or less, as in the case of Examples 2 and 7, there is almost no plasticity and it is difficult to extinguish.
또 830℃를 넘는 온도에서도 소성이 감소하고, 균열의 발생을 수반하여 비등방성화되지 않았다.Moreover, even at the temperature exceeding 830 degreeC, baking reduced and it was not anisotropic with crack generation.
가공온도가 530∼830℃의 온도범위에서는 실시예 7의 경우보다 적은 가공율로 BHmax=5.2×106G.Oe이상의 뛰어난 이등방성 자석이 얻어졌다.In the temperature range of 530-830 degreeC, the outstanding anisotropic magnet of BHmax = 5.2 * 10 <6> G.Oe or more was obtained at the processing rate less than the case of Example 7.
[표 7]TABLE 7
P6의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 650℃로 40㎏/㎟의 압력을 가하고 가공율 31%의 압출가공을 하였다. 가공후의 시료에는 비자성의 ε'c상이 있어 620℃로 2시간 풀림처리를 한 바, 압출방향에 자화우위방향을 갖는 비등방성자석이었다.A sample having a composition of P 6 was subjected to extrusion at a machining rate of 31% with a pressure of 40 kg / mm 2 at 650 ° C. in the axial direction of the circumference. The sample after processing had a nonmagnetic ε'c phase and was subjected to an annealing treatment at 620 ° C. for 2 hours, resulting in an anisotropic magnet having a magnetizing superior direction in the extrusion direction.
그 방향의 자기특성은The magnetic properties in that direction
Br=6300G BHmax=5.3×106G.OeBr = 6300G BHmax = 5.3 × 10 6 G.Oe
BHc=2150OeBHc = 2150Oe
이었다.It was.
가 P7의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 가압온도 800℃, 가압력 45㎏/㎟로 변형을 -35%의 압축공을 하였다.In the axial direction of the sample having a composition of P 7 , a compression hole of -35% was deformed at a pressurization temperature of 800 ° C. and a pressing force of 45 kg / mm 2.
가공후의 시료는 부분적으로 비자성이며, 550℃로 12시간 풀림처리를 한 바, 직경방향의 자기특성이 약간 크고, 그 방향에 자화우위방향을 갖는 이동방성 자석이었다.The sample after the processing was partially nonmagnetic and subjected to an annealing treatment at 550 ° C. for 12 hours, whereby the magnetic property in the radial direction was slightly larger, and the magnet was in the direction of magnetization superior in that direction.
자화우 위방향에 있어서의 자기특성은,Magnetic properties in the magnetization rain direction,
이었다.It was.
P8의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 가압온도 730℃, 가압력 50㎏/㎟로 변형율 -18%의 압축가공을 하였다. 가공후의 시료의 자기특성은 좋지않고, 이것에 570℃로 6시간 풀림처리를 한바, 직경방향에 자화우 위방향을 갖는 이등방성 자석으로 되었으나, 자기특성은,A sample having a composition of P 8 was subjected to compression processing at a strain rate of -18% at a pressurization temperature of 730 ° C. and a pressing force of 50 kg / mm 2 in the axial direction of the circumference. The magnetic property of the sample after processing was not good, and after annealing at 570 ° C. for 6 hours, it became anisotropic magnet having magnetization upper direction in the radial direction.
로 낮았다.As low as.
또한 이 시료는 수일후 붕괴하기 시작하였다.The sample also began to collapse after a few days.
P9의 조성을 갖는 시료를 원주의 축방향에 780℃로 55㎏/㎟의 압력을 가하고 가공율 31%의 압출가공을 하였다.A sample having a composition of P 9 was subjected to extrusion at a machining rate of 31% with a pressure of 55 kg / mm 2 at 780 ° C. in the axial direction of the circumference.
가공후의 시료의 자기특성은 낮고, 압출방향에 수직인 층상의 균열이 발생하였다.The magnetic properties of the sample after processing were low and layered cracks perpendicular to the extrusion direction were generated.
이 시료를 600℃로 4시간 풀림처리를 한 바, 압출방향에 자화우위 방향을 갖는 이동방성 자석이었으나 그 자기특성은,After annealing at 600 ° C. for 4 hours, the sample was a moving anisotropic magnet having a magnetization dominant direction in the extrusion direction.
로 낮았다.As low as.
또한 이 시료도 수일후 붕괴하기 시작하였다.The sample also began to collapse after several days.
또한, 당사예에서 설명한 BHmax=6.0×106G.Oe이상의 자기특성을 갖는 시료에서 원판면과 평행인 방향에 자화우위방향을 갖는 원판시료를 끊어내서 자기 토오크를 측정한 바, 어느 시료도 일방향성의 자기토오크 곡선을 나타냈다.In addition, the magnetic torque was measured by cutting a disk sample having a magnetization superior direction in a direction parallel to the disk surface in a sample having a magnetic property of BHmax = 6.0 × 10 6 G.Oe or more as described in the Examples. The directional magnetic torque curve is shown.
또 이들의 시료의 자기토오크치에서 자기이등방성 상수로 환산하면 그 값이 어느 시료도(0.63∼0.86)×107erg/㎤의 범위내에 있으며 실시예 1에 있어서의 τc 단결정의 자기이등방성 상수 1.07×107erg/㎤ 와의 비율로 이등방성화도를 표현하면, 이들의 시료는 어느 것이나 약 0.6이상의 높은 이등방성화도를 갖고 있었다.When the magnetic torque values of these samples are converted into magnetic anisotropy constants, the values are within the range of (0.63 to 0.86) x 10 7 erg / cm 3, and the magnetic anisotropy constant of τc single crystal in Example 1 is 1.07 × When the degree of anisotropy was expressed by the ratio of 10 7 erg / cm 3, all of these samples had a high degree of anisotropy of about 0.6 or more.
특히 P5의 조성의 압출가공으로 BHmax=6.3×106G.Oe의 자기특성을 갖는 시료는, 그 자기비등방성상 수가 0.86×107erg/㎤로 커서 배향성이 뛰어나, 극히 높은 비등방성화도를 갖는 비등방성자석이었다.In particular, the sample having a magnetic property of BHmax = 6.3 × 10 6 G.Oe by extrusion processing having a composition of P 5 has an excellent orientation due to its magnetic anisotropy number of 0.86 × 10 7 erg / cm 3, resulting in extremely high anisotropy degree. It was an anisotropic magnet having.
이상의 사례에서 표시한 바와같이 εc(M)상을 갖는 망간-알루미늄-탄소합금은 530∼830℃의 온도범위내에서 가소성에 뛰어나고, 고온소성가공과 가공후의 풀림처리에 의해서 극히 뛰어난 자기특성을 갖는 비등방성 자석을 얻을 수가 있었다.As indicated in the above examples, manganese-aluminum-carbon alloys having an εc (M) phase have excellent plasticity within a temperature range of 530 to 830 ° C, and have extremely excellent magnetic properties by high temperature baking and annealing after processing. An anisotropic magnet could be obtained.
이 경우는 실시예 7에 있어서의 τc (M)상이 있는 시료의 자기특성과 비교하여, 실시예 7보다도 2∼3할의 적은 가공율로 실시예 7과 동등 혹은 1∼2할 뛰어난 자기특성을 갖는 비등방성 자석으로 한다.In this case, compared with the magnetic properties of the sample with the τc (M) phase in Example 7, excellent magnetic properties equivalent to or equivalent to those of Example 7 at a processing rate of 20 to 30% less than those of Example 7 were obtained. Anisotropic magnets are used.
또 εc(M)상의 가공후의 상상태는 대부분이 ε'c상과 층상 Mn3AlC 상으로, 층상 Mn3AlC 상에 의한 방향규제 효과와, 고온소성가공에 의한 배향성의 ε'c상의 출현에 의해서 가공후 풀림처리를 가할 뿐으로, 뛰어난 비등방성 자석이 얻어지는 것으로 생각된다.In addition, most of the phase states after processing of the εc (M) phase are the ε'c phase and the layered Mn 3 AlC phase, and the orientation control effect by the layered Mn 3 AlC phase and the appearance of the ε'c phase of the orientation due to high-temperature firing It is considered that only the annealing treatment is applied after the processing, and an excellent anisotropic magnet is obtained.
따라서 양호한 비등방성 자석을 얻기 위한 조건으로서는 망간 68.0∼73.0%, 탄소 (1/10Mn-6.6)%∼(1/3Mn-22.2)%, 나머지 알루미늄의 조성범위에 있는 것이 이 경우도 필수요건이며, 또한 이 조성범위의 εc(M)상을 530∼830℃의 온도범위로 온간소성 가공하는 것이 필요하고, 특히 가공율 30∼50%의 압출가공으로 BHmax=5.2×106G.Oe 이상의 극히 뛰어난 자기특성을 갖는 비등방성 자석이 얻어졌다.Therefore, as conditions for obtaining a good anisotropic magnet, manganese 68.0-73.0%, carbon (1 / 10Mn-6.6)% (1 / 3Mn-22.2)%, and remaining aluminum in the composition range is also a requirement. In addition, it is necessary to carry out warm baking of the εc (M) phase of this composition range in the temperature range of 530 to 830 ° C. In particular, extrusion processing with a processing rate of 30 to 50% is extremely superior to BHmax = 5.2 × 10 6 G.Oe or more. Anisotropic magnets with magnetic properties were obtained.
또 가공후 및 추가풀림 처리후의 기계적 강도와 기계가공성은 현저하게 향상되고, 실시예 7∼9의 경우와동등 이상에 이르렀다.Moreover, the mechanical strength and machinability after processing and further annealing were remarkably improved, and the same result as those of Examples 7-9 were reached.
또한 상술의 실시예 7∼10에서 얻어진 BHmax×4.8×106G.Oe 이상의 자기특성을 갖는 시료에 대하여 자기토오크를 측정한 바, 어느 시료도 자기비등방성 상수로 환산한 값은 0.43×107erg/㎤이상으로, 실시예 1에 있어서의 τc단결정의 자기비등방성 상수 1.07×107erg/㎤와의 비율로 비등방성화도를 표현하면, 이들의 시료는, 어느 것이나 약 0.4이상의 높은 비등방성화도를 갖고있었다.In addition, magnetic torque was measured for samples having magnetic properties of BHmax × 4.8 × 10 6 G.Oe or more obtained in Examples 7 to 10 above, and the values converted from magnetic anisotropy constants to 0.43 × 10 7 were obtained. When the anisotropy degree is expressed by the ratio of the magnetic anisotropy constant of 1.07 × 10 7 erg / cm 3 of the τc single crystal in Example 1 above erg / cm 3 or more, all of these samples have high anisotropy of about 0.4 or more. Had.
[비교예 4][Comparative Example 4]
화학분석으로 망간 71.62%, 알루미늄 28.38%의 조성을 갖는 망간-알루미늄계 합금의 봉상주조체를 용해주조에 의해 만들고, 이 주조체에서 20mmø×35mm의 원주상 시료를 끊어내서 1000℃의 온도로 1시간 유지한 후 수중에 담금질하였다.By chemical analysis, rod-shaped castings of manganese-aluminum alloys with a composition of 71.62% manganese and 28.38% aluminum were formed by melt casting, and a 20 mm ø35 mm columnar sample was cut out from the cast for 1 hour at a temperature of 1000 ° C. It was then quenched in water.
담금질후의 시료에는 다수의 균열의 발생을 볼 수 있었다.A large number of cracks were observed in the sample after quenching.
담금질후의 시료의 상 상태를 X선회절로 조사한 바 ε상 뿐이었다.The phase state of the sample after quenching was examined by X-ray diffraction and found only ε phase.
이 ε상의 원주상 시료를 원주의 축방향에 가압온도 650℃, 가압력 45㎏/㎟로 변형을-50%의 압축가공을 하였다.The ε phase columnar sample was subjected to compression processing of -50% in the axial direction of the circumference at a pressurization temperature of 650 ° C and a pressing force of 45 kg / mm 2.
가공후의 시료는 등방성으로,The sample after processing is isotropic,
의 낮은 자기특성이었다.It was a low magnetic property of.
가공후의 시료에 대하여 X선회절을 한 바,β-Mn 상 및 r상이 많이 존재하였다.X-ray diffraction of the sample after processing revealed that many β- Mn phases and r phases existed.
다음에 상술의 담금질 풀림처리를 가하여 τ상으로 한 망간-알루미늄계 합금에 대하여 상술한 것과 같은 압축가공을 한 바, 가공후의 시료는 등방성으로,Next, the above-mentioned hardening treatment was applied to the manganese-aluminum-based alloy in the τ phase, and subjected to compression processing as described above. The sample after processing was isotropic,
의 낮은 자기특성이었다.It was a low magnetic property of.
가공후의 시료의 X선회절 결과에서는 다량의β-Mn 상 및 r상이 인정되고 τ상은 근소하였다.In the X-ray diffraction results of the sample after processing, a large amount of β- Mn phase and r phase were recognized, and τ phase was few.
또한 망간 및 알루미늄의 조성이나 가압조건을 바꾸어도, 또 가공법을 바꾸어도 상술한 것과 거의 같은 결과이며, BHmax=1.0×106G.Oe 이상의 자기특성을 얻을 수는 없었다.In addition, even if the composition and pressurization conditions of manganese and aluminum were changed, and the processing method was changed, the results were almost the same as those described above, and magnetic properties of BHmax = 1.0 × 10 6 G.Oe or more could not be obtained.
이와 같은 망간-알루미늄계 합금은 비교예 3과 같이 고용한 이상의 탄소를 함유한 망간-알루미늄-탄소계 합금보다도 ε상 및 τ상의 안정성이 나뿔 뿐 아니라, 530℃이상의 고온가공에 의해서 τ상과β-Mn 상에의 분해가 촉진되기 때문에 τ상으로서 존재시키는 것은, 거의 불가능하고, 또 층상 Mn3AlC층에 의한 방향규제효과도 없기 때문에 비등방성화 되지 않고, 또, 가소성도 부족하기 때문에, 가공도 곤란하였다.Such manganese-aluminum alloys are not only more stable in ε and τ phases than the manganese-aluminum-carbon alloys containing more than the solid solution as in Comparative Example 3, but also τ and β by high temperature processing of 530 ° C or higher. Since the decomposition to the -Mn phase is promoted, it is almost impossible to exist as τ phase, and since there is no aroma control effect by the layered Mn 3 AlC layer, it is not anisotropic and also lacks plasticity. It was difficult.
[실시예 11]Example 11
망간-알루미늄-탄소계 합금에 첨가원소 X를 가한망간-알루미늄-탄소-X합금에 대하여, 실시예 7 및 10과 같은 실험을 하였다.The same experiment as in Examples 7 and 10 was carried out on the manganese-aluminum-carbon-X alloy to which the additive element X was added to the manganese-aluminum-carbon alloy.
X로서는 Nb를 선택하여, 화학 분석치로 망간 71.47%, 알루미늄 25.06%, 탄소 1.03%, Nb2.44%로 된 조성을 갖는 20mmø×35mm의 원주상의 망간-알루미늄-탄소-Nb 합금을 실시예 7과 같은 용해, 주조 열처리에 의해 만들었다.As X, Nb was selected, and a chemical analysis showed that a 20 mm diameter × 35 mm cylindrical manganese-aluminum-carbon-Nb alloy having a composition of 71.47% manganese, 25.06% aluminum, 1.03% carbon and Nb2.44% Made by the same melting, casting heat treatment.
이 합금의 상 상태를 X선회절 및 광학현미경으로 조사한바, τc(M)상이주체이었다.The phase state of this alloy was examined by X-ray diffraction and optical microscopy, indicating that τc (M) phase was the main agent.
이 시효에 대하여 원주의 축방향에 가압온도 680℃, 가압력 45㎏/㎟의 조건으로 변형율 -65%의 압축가공을 한 바, 가공후의 시료는 직경방향에 자화우위방향을 갖는 비등방성 자석으로 그 방향의 자기특성은This aging was subjected to compression processing with a strain rate of -65% in the axial direction of the circumference under a pressurization temperature of 680 ° C. and a pressing force of 45 kg / mm 2. Magnetic properties of the direction
이며, 실시예 7에 있어서의 망간-알루미늄-탄소합금과 같은 실험에서의 자기 특성보다도 BHmax가 향상되었다.BHmax was improved more than the magnetic properties in the experiments such as manganese-aluminum-carbon alloy in Example 7.
다음에 망간 68.0∼73.0%Next, manganese 68.0-73.0%
탄소 (1/10Mn-6.6)∼(1/3Mn-22.2)%Carbon (1 / 10Mn-6.6) to (1 / 3Mn-22.2)%
알루미늄 나머지Aluminum rest
인 조성범위내의 망간-알루미늄-탄소합금을 100으로 하여, 이에, B, N, Ti, Pd, Bi, V, Ag, Fe,Mo, Ge, Nb, Co, Pb, Zn, S, Ce, Sm의 각 원소의 1종 혹은 2종 이상 결합된 첨가원소 X를, 첨가량이 중량비로 6이내의 범위내에 있는 여러가지의 망간-알루미늄-탄소-X합금을 만들고, 실시예 7 및 실시예 10과 같은 실험을 하였다.A manganese-aluminum-carbon alloy in the phosphorus composition range is 100, and thus B, N, Ti, Pd, Bi, V, Ag, Fe, Mo, Ge, Nb, Co, Pb, Zn, S, Ce, Sm One or two or more of the additional elements X bonded to each element of was prepared in various manganese-aluminum-carbon-X alloys in which the amount was within 6 by weight, and the same experiment as in Example 7 and Example 10 was performed. Was done.
그 결과, 특히 중량비로 2.0의 Nb, 0.5의 Mo를 첨가한 망간-알루미늄-탄소-(Mb+Mo)합금에서는 실시예 7 및 실시예 10의 경우보다도 BHmax가 약 1할 향상되고, 또, B, Ti, Fe, Mo, Ge, Co, Nb의 1종 혹은 2종 이상 결합된 첨가원소를 상기 조성의 망간-알루미늄-탄소합금을 100으로 하여 중량비로 3이내의 범위로 함유한 망간-알루미늄-탄소-X합금에 있어서도 자기특성의 향상이 인정되었다.As a result, especially in the manganese-aluminum-carbon- (Mb + Mo) alloy which added 2.0 Nb and 0.5 Mo by weight ratio, BHmax improves by about 10 compared with Example 7 and Example 10, and B Manganese-aluminum-containing one or more additive elements of Ti, Fe, Mo, Ge, Co, and Nb in an amount range of 3 or less in a weight ratio of 100 manganese-aluminum-carbon alloys Also in the carbon-X alloy, the improvement of the magnetic characteristic was recognized.
또한 중량비로 3.0의 Pb를 첨가한 망간-알루미늄-탄소-합금에서는, 실시예 7 및 10의 경우에 비하여 자기특성은 거의 동등하거나 약간 저하되지만, 가소성이 현저히 양호하게 되었다. 이와 같은 경향은 아연을 첨가한 망간-알루미늄-탄소-아연합금에서도 인정되었다.In addition, in the manganese-aluminum-carbon-alloy in which Pb of 3.0 was added in the weight ratio, the magnetic properties were almost the same or slightly lower than those in Examples 7 and 10, but the plasticity was remarkably good. This trend was also recognized in zinc-added manganese-aluminum-carbon-zinc alloys.
이상의 제 실시예에서 명백한 바와같이, 망간 68.0∼73.0%, 탄소 (1/10Mn-6.6)%∼(1/3Mn-22.2)%나머지 알루미늄으로 된 망간-알루미늄-탄소계 합금의 530∼830℃에 있어서의 비정상적으로 큰 소성은 고온가공에 의해서 유기되는 εc→ε'cτc의 상 변태, 특히 ε'c상의 비정상적으로 큰 비등방성의 소성에 의한 것으로, 이 비정상 소성현상은 변태소성 변형이라고 호칭한다. 또, 이 변태소성 변형을 이용한 고온소성가공에 의한 현저한 비등방성화는 실시예 1,2,3에서, 변형기구, 변태기구, 자기기구에 대하여 상술한 바와같이 상기의 상 변태에 따른 다음의 결정면As evident in the above embodiment, at 530-830 [deg.] C. of the manganese-aluminum-carbon based alloy of 68.0-73.0% manganese, (1 / 10Mn-6.6)%-(1 / 3Mn-22.2)% remaining aluminum. Abnormally large calcination in εc → ε'c induced by high temperature processing The phase transformation of τc, in particular the abnormally large anisotropic firing of the ε'c phase, is referred to as metamorphic deformation. In addition, remarkable anisotropy by high temperature baking using this metamorphic deformation is as described above for the deformation mechanism, the transformation mechanism, and the magnetic mechanism in Examples 1, 2, and 3 as follows.
εc(0001)// ε'c(100)//τc(111)εc (0001) // ε'c (100) // τc (111)
특히 ε'c(100)면에서 [001] 방향에의 원자면 이동에 따른 것으로, 따라서 층상 Mn3AlC상을 εc(0001)면에 추출시키는 것에 의해서, 상기의 결정면에서의 바람직한 원자면 이동을 우선시켜, 이 방향규제 효과에 의해서 비등방성화도를 현저하게 높일 수가 있다.In particular, it is due to the atomic plane shifting from the ε'c (100) plane to the [001] direction. Thus, by extracting the layered Mn 3 AlC phase to the εc (0001) plane, the preferred atomic plane shift in the above crystal plane is achieved. First of all, the anisotropic degree can be remarkably increased by this aromatic regulation effect.
다결정체에 대한 기구는 정량적으로는 해명하기 어려우나 전술의 제실시예에 있어서의 제 현상은 정성적(定性的)으로는 단결정과 같은 변형기구, 변태기구, 자기기구에 의한 것으로 설명할 수가 있다. 즉, 다결정체의 경우는 각 결정립내의 비등방성의 변형 이외에 립계(粒界)의 회전, 이동에 요하는 변형이 필요하기 때문에, 일반적으로 가공율은 단결정의 경우보다도 크고, 3.0∼6.5%의 가공율로 자기특성이 양호하게 되고, 또 비등방성화의 정도도 다결정체이기 때문에, 단결정체의 경우보다도 3∼4할 작아지게 되지만 상술의 현상이 나타나는 조성범위, 상 상태, 가공온도 영역은 전혀 공통의 요인인 것이 확인되었다.The mechanism for the polycrystalline body is difficult to quantitatively explain, but the phenomena in the above-described embodiments can be explained qualitatively by deformation mechanisms, transformation mechanisms, and magnetic mechanisms such as single crystals. That is, in the case of polycrystals, in addition to the anisotropy deformation in each crystal grain, deformation necessary for rotation and movement of grain boundaries is required. Therefore, in general, the processing rate is larger than that of single crystals, and the processing rate is 3.0 to 6.5%. As the magnetic properties are good and the degree of anisotropy is also polycrystalline, it becomes 3 to 40% smaller than in the case of single crystal, but the composition range, phase state, and processing temperature range in which the above-mentioned phenomenon occurs are all common factors. It was confirmed that it was.
상술과 같은 변형기구, 변태기구, 자기기구에 따른 예기치 못할 정도로 현저한 비등방성화의 달성에는, 고용한 이상의 탄소의 존재와 그 존재상태가 중요한 필수요인의 하나인 것이 제 실시예에서 명확히 표시되었다.In achieving the unexpectedly significant anisotropy according to the above-described deformation mechanisms, transformation mechanisms, and magnetic mechanisms, it has been clearly shown in the present embodiment that the presence and the state of the employed carbon are one of the important essential factors.
또한 실시예의 일부에는, 고온소성 가공후 풀림 처리한 사례가 있으나, 풀림처리에는 배향화 효과는 없다In addition, some of the examples have been subjected to an annealing treatment after high temperature baking, but the annealing treatment has no orientation effect.
따라서 본 발명은 제7도에 표시한 망간-알루미늄-탄소의 3원 조성도에 있어서 점 ABCD를 연결하는 선으로 둘러쌓인 조성영역, 즉 68.0∼73.0%망간과 (1/10Mn-6.6)% 이상으로 (1/3Mn-22.2)%이하의 탄소와 나머지가 알루미늄으로 되는 망간-알루미늄-탄소합금에 있어서 530∼830℃에 있어서의 상 변태에 따른 변태소성 변형을 이용한 고온소성 가공을 하는 것에 의해서, 비등방성화 되는 것을 본질적인 골자로 하는 것으로서, 이때에 미리, 그 고온상 (육방정)의 (0001)면에 Mn3AlC 상 또는 이와 유사한 면심입 방정상을 층상으로 추출시키므로서, 상술의 비등방성화의 정도를 현저하게 높일 수가 있다.Therefore, in the ternary composition of manganese-aluminum-carbon shown in FIG. 7, the composition region surrounded by the lines connecting the points ABCD, that is, 68.0-73.0% manganese and (1 / 10Mn-6.6)% or more Anisotropically by performing high temperature annealing using metamorphic deformation due to phase transformation at 530 to 830 ° C. in a manganese-aluminum-carbon alloy containing (1 / 3Mn-22.2)% or less of carbon and remainder as aluminum. The degree of anisotropy described above is obtained by extracting the Mn 3 AlC phase or similar face-centered cubic phase into the (0001) plane of the high-temperature phase (hexagonal) in advance, at this time. Can be significantly increased.
또 이 층상 Mn3AlC상의 배향성을 간이한 결정바위 결정법으로서 이용할 수 있는 것은 말할 것도 없다.It goes without saying that the layered Mn 3 AlC phase can be used as a simple crystal rock crystal method.
따라서 본 발명에 의해서 BHmax=(6.0∼9.2)×106G.Oe에 비등방성 자석이 얻어지며, 또 이들의 기계적 강도는 종래의 등방성 망간-알루미늄-탄소계 자석과 비교하여도 4∼10배로 크고 인성(靭性)이 풍부하고 자석화된 후에도 통상의 선반가공 등의 절삭가공도 가능하게 되며 내후성, 내식성, 안정성, 온도특성에도 뛰어나, 공업적 가치가 극히 큰 것으로 되었다.Therefore, according to the present invention, anisotropic magnets are obtained at BHmax = (6.0 to 9.2) x 10 6 G.Oe, and their mechanical strengths are 4 to 10 times higher than those of conventional isotropic manganese-aluminum-carbon magnets. It is large, rich in toughness, and even after being magnetized, it is possible to perform cutting operations such as ordinary lathe machining, and also has excellent industrial properties due to its excellent weather resistance, corrosion resistance, stability, and temperature characteristics.
또 본 발명에 의하면 단지 압출, 압축가공 뿐 아니라 예를들면 신선(伸線)가공, 인발(引拔)가공, 압연, 형압연가공, 형수웨이징(型 Swagin) 가공 등의 모든 소성가공을 적용할 수 있으며, 또한 자석화한 후의 절삭가공이 가능한 것과 관련하여 자유로운 형상의, 자유로운 방향에 자화우위방향을 갖는 비등방성 자석을, 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, not only extrusion and compression processing but also all plastic processing such as drawing, drawing, rolling, die rolling, and mold swaging are applied. In addition, it is possible to provide an anisotropic magnet having a magnetizing superiority direction in a free shape, in a free shape, in connection with being capable of cutting after magnetization.
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