NO156697B - Amorft staal-legeringsbaand. - Google Patents

Amorft staal-legeringsbaand. Download PDF

Info

Publication number
NO156697B
NO156697B NO811585A NO811585A NO156697B NO 156697 B NO156697 B NO 156697B NO 811585 A NO811585 A NO 811585A NO 811585 A NO811585 A NO 811585A NO 156697 B NO156697 B NO 156697B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
tape
alloy
less
core loss
kilogauss
Prior art date
Application number
NO811585A
Other languages
English (en)
Other versions
NO811585L (no
NO156697C (no
Inventor
Stuart Leslie Ames
Stephen David Washko
Vilakkudi Gopals Veeraraghavan
Original Assignee
Allegheny Ludlum Steel
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Allegheny Ludlum Steel filed Critical Allegheny Ludlum Steel
Publication of NO811585L publication Critical patent/NO811585L/no
Publication of NO156697B publication Critical patent/NO156697B/no
Publication of NO156697C publication Critical patent/NO156697C/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15308Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0611Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a single casting wheel, e.g. for casting amorphous metal strips or wires
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12431Foil or filament smaller than 6 mils

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et nytt og forbedret amorft stållegeringsbårid. Nærmere bestemt har stållegerings-
båndet ifølge foreliggende oppfinnelse en større bredde enn 2,5 cm, en mindre tykkelse enn 0,075 mm og består vesentlig av 77-80% jern, 13-16% bor og 5-10% silisium basert på atomprosentdeler. Båndmaterialet ifølge forelig-
gende oppfinnelse har forbedrede magnetiske og fysikalske egenskaper.
Med øket forsknings- og utviklingsaktivitet på området amorft båndmateriale er det tydelig at visse amorfe båndmaterialer kan ha magnetiske og fysikalske egenskaper som ville øke bruken av slike materialer ved elektriske anvendelser slik som transformatorer, generatorer eller elektriske motorer.
Bruken av amorft båndmateriale i en laminert partikkel for elektriske anvendelser er beskrevet av søkeren i US patent nr. 4.277.530.
En innført legeringsblanding for båndmaterialer som brukes
i transformatorer er F6qqB2q. Det er imidlertid kjent at denne legeringen er vanskelig å støpe i amorf form og har tendens til å være ustabil. Tilsetningen av silisium og/eller karbon til slik jern-bor legering har muliggjort hurtig støping av båndmateriale som brukes for elektriske formål. Imidlertid er et fortsatt mål på dette området å finne en optimal legeringsblanding for amorfe bånd for elektriske anvendelser.
Små forskjeller i kjemisk sammensetning kan ha betydelig
virkning på støpbarheten av amorft båndmateriale og på de magnetiske, fysikalske og elektriske egenskapene til slikt bånd. Derfor ønskes en optimal leveringssammensetning for amorft båndmateriale for bruk til elektriske formål innenfor båndstøpningsteknikken.
Tallrike legeringer og legeringsområder for amorfe materialer
er tidligere beskrevet. For eksempel beskrives i US patent 3.297.436 amorfe legeringer av gull-silisium, sølv-kopper,
sølv-germanium og palladium-silisium bl.a. Patentinnehaveren, prof. Pol E. Duwez, fant at det amorfe produkt kan bl.
a. ha forbedrede egenskaper så som forbedrede elektron-iske magnetiske egenskaper sammenlignet med konvensjonelle legeringer. US pat. 3.856.513 beskriver en ekstremt bred blanding av amorfe metallegeringer under den generelle formel Mgo-90Y10-30Z0 1-15 <n>vor M er 3ern' nikkel, krom, kobolt,vanadium eller blandinger derav, Y er fosfor, karbon, bor eller blandinger derav og Z er aluminium, silisium, tinn, antimon, germanium, indium, beryl og blandinger derav.
Med hensyn til spesielle utviklinger innenfor området amorfe metallegeringer med forbedrede magnetiske egenskaper kan de følgende patenter også være av interesse.
US patent 4,056,411 vedrører legeringer for magnetiske an-ordninger med lav magnetostriksjon inneholdende 3-25% jern og 7-97% kobolt. US patent 4,134,779 beskriver en jern-bor ferromagnetisk legering med høy metningsmagnetisering.
US patent 4.150.981 vedrører en jern-nikkel-kobolt-bor-legering med høy metningsinduksjon og nær null magnetostriksjon. US patent 4,152,144 beskriver forskjellige legeringer hvorav ingen inneholder silisium, hvilke hevdes å ha høy permeabilitet, lav magnetostriksjon, lavt kjernetap og høy termisk stabilitet. US patent 4.15 2.147 beskriver en jern-bor glassaktig magnetisk legering som inneholder 2-10%
beryl og US patent 4.190.438 vedrører en jern-bor-silisium magnetisk legering som inneholder 2-20% ruten. US patent 4.197.146 beskriver et amorft metall bestående av innrettede flak av en spesiell legeringsblanding. US patent 4.217.135 vedrører en jern-bor-silisium legering med en høy krystalli-seringstemperatur og lav koersivitet. US patent 4.219.355
vedrører en FeQ0_ Q2B12 ^^^^ ^ C^ ^ legerings_ blanding. Slike utviklinger på området viser at, at optimalisering av legeringsblandinger av amorfe båndmaterialer, som får elektriske anvendelser, er stadig gjenstand på området forsterkning av amorfe båndmaterialer.
Foreliggende oppfinnelse kan sammenfattes som nytt amorft metallegeringsbånd med større bredde enn 2,5 cm og mindre tykkelse enn 0,075 mm. Legeringen i foreliggende oppfinnelse består vesentlig av 77-80 atomprosent jern, 13-16 atomprosent bor og 5-10 atomprosent silisium med intet annet enn tilfeldige forurensninger. Denne snevre sammensetningen av båndmateriale iføl-ge foreliggende oppfinnelse, som ikke er beskrevet eller fore-slått som en optimal legering tidligere, har ved 60 Hz et kjernetap på mindre enn 0,22 W/kg ved 12,6 kilogauss, metningsmagnetisering på minst 15 kilogauss og en koersitivkraft på mindre enn 0,04 Ørsted. En slik legering har også øket støpbarhet, og båndet som produseres fra denne viser i det minste singulær strekkbarhet som angitt nedenfor. Fremstilling av slikt strekk-bart båndmateriale er f.eks. hvor en kontinuerlig strøm av smeltet metall hovedsakelig bestående av 77-80 atomprosent jern, 13-16 atomprosent bor og 5-10 atomprosent silisium, avgis gjennom en spalte i et munnstykke, hvilken spalte har en bredde på minst 0,25 mm bg en støpeoverflate som er plassert innenfor 3 mm fra munnstykket og beveger seg forbi munnstykket med en hastighet på 60-3000 lineære overflatemeter pr. min., båndet størkner på støpeoverflaten og båndet skilles fra støpeover-flaten.
Blant fordelene ved foreliggende oppfinnelse er et amorft båndmateriale med et særpreget, smalt område av jern, bor og silisium, hvilket gjør båndmaterialet særlig egnet for elektriske anvendelser slik som fordelingstransformatorer og lignende .
Et spesielt formål med oppfinnelsen er en legeringsblanding
av dominerende amorft båndmateriale som har utmerkede magnetiske egenskaper, spesielt med hensyn til minimale kjerne-tapverdier, hvilket gjør slikt bånd anvendelig for
elektriske formål.
I tillegg til de fordelaktige magnetiske og elektriske egenskaper hos båndet ifølge foreliggende oppfinnelse, er et annet mål å tilveiebringe en legeringssammensetning som kan avkjøles raskt og størkne fra smeltet tilstand til båndform med en høy støpbarhetsgrad. Sprekkbarheten og den fysiske integritet hos det resulterende støpebåndet finnes å være særlig fordelaktig.
Disse og andre formål og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå klarere av den følgende detaljerte beskrivelse og tegningen. Fig. 1 er et ternært diagram som viser sammensetningsområdet for jern-bor-silisium legering ifølge foreliggende oppfinnelse . Fig. 2 er et eksempel på partialt fasediagram av jern-bor-silisiumlegeringsblandinger. Fig. 3 er en kurve som illustrerer fluiditeten til legerings-blandingene som vist i fig. 2.
Som forut nevnt er en konvensjonell blanding for transformator-legering 80% jern og 20% bor. En slik legeringsblanding er vanskelig å avkjøle raskt til amorft båndmateriale, og slike legeringer har tendens til å være ustabile. Man har funnet at små modifikasjoner i den.grunnleggende sammensetning ifølge foreliggende oppfinnelse fordelaktig påvirker legeringens evne til å støpes til båndmateriale, dvs. støpbar-het, og fordelaktig påvirker de magnetiske, elektriske og fysikalske egenskapene til slikt båndmateriale.
Legeringssammensetningen ifølge foreliggende oppfinnelse som illustrert i det ternære diagram i fig. 1 består hovedsakelig av:
Den totale sammensetningen av legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse må være lik 100 atomprosent. En slik legering kan ikke inneholde mer enn ubetydelige forurensninger. Båndet ifølge foreliggende oppfinnelse som har ovennevnte sammensetning må støpes raskt fra smeltet til fast tilstand for å oppnå den krevde amorfe tilstand. Dertil må legeringen støpes til båndmateriale med større bredde enn,eller lik, 2,5 cm og en mindre tykkelse enn 0,075 mm for bruk for elektriske formål så som transformatorer .Det følger at de nød-vendige magnetiske og elektriske egenskaper refererer seg til en båndform.
/Amorft metallbånd ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter hurtig avkjølt bånd som er minst 75% amorft. Multiple bånd med høyere grad av amorfe egenskaper så som 98% kan skjøtes ved en langsgående krystallinsk skjøt under dannelse av et bånd som totalt er minst 75% amorft. Evnen til å bibeholde den amorfe tilstand under støping av den smeltede legering i foreliggende oppfinnelse til båndmateriale: er selvfølgelig viktig. /Amorft båndmateriale støpes gjerne ved kontinuerlig avgivelse av en smeltet metallstrøm eller pool av metall gjennom et spaltet munnstykke som befinner seg innenfor ca. 3 mm fra støpeoverflaten, og på støpeoverflat-en som beveger seg med en hastighet på 60 - 3000 lineære overflatemeter pr. min. forbi munnstykket. Støpeoverflaten er den utvendige overflaten av et vannavkjølt kopperlegerings-hjul med en større omkrets enn 1,8 m. Hurtig bevegelse av støpeoverflaten har tendens til å trekke et kontinuerlig tynt sjikt av metall fra forrådet eller poolen. Dette sjiktet størkner raskt med en avkjølingshastighet som i begynnelsen er av størrelsesorden ca. 1 x 10 °c/sek. til båndmaterialet. Legeringen :støpes ved en temperatur over 1315°C på en stø<p>eoverflate med en begynnelsestemperatur
som normalt tilsvarer omgivelsestemperatur så som 15-32°C Det er forståelig at overflatetemperaturen øker etter begynnelsen av båndstøpingsoperasjonen. Båndet må størkne raskt på støpeoverflaten for å gi amorf tilstand. Ideelt sett avkjøles båndet til under størkningstemperaturen på. 1035-1150°C etter bare 2,5 mm's opphold på overflaten, og båndet bør avkjøles til krystallisasjonstemperaturen på 400-425wC etter mindre enn 37,5 mm oppholdslengde på støpeoverflaten. Båndet størkner på overflaten og ad-skilles fra dette etter størkning. En detaljert beskrivelse av et apparat for hurtig støping av båndmateriale foreligger i søkerens samtidige US patent nr. 4.475.583.
Legeringssammensetningen i foreliggende oppfinnelse ansees
å gi en optimalisering av de nødvendige egenskaper for båndmaterialet. Det er forståelig at visse egenskaper kan måtte ofres på bekostning av andre egenskaper, men sammensetningen i foreliggende oppfinnelse er funnet å utgjøre den ideelle belanse blant slike krevende egenskaper, spesielt for fremstilling av brede bånd for elektriske anvendelser. 1. Kjernetapet bør være så lavt som mulig. Maksimalt kjernetap settes til 0,22 W/kg ved 60 cykler pr. sek. ved 12,6 kilogauss. Fortrinnsvis er en slik kjernetapverdi lavere enn 0,2 w/kg, og signifikante verdier nærmer seg 0,13 W/kg oppnådi med legeringsbåndet i foreliggende oppfinnelse. I denne ansøkningen referer kjernetapverdien til en frekvens på 60 Hz.
2. Den magnetiske metning bør være så høy som mulig.
En metningsverdi på 15.000 gauss ansees som et minimum for legeringsbåndet i foreliggende oppfinnelse.
3. Båndet bør være overveiende, minst 75% amorft.
4. Båndet bør være formbart.
5. Den smeltede legering bør være lett å støpe til bånd. 6. Båndet bør være termisk stabilt for å muliggjøre spenningsledelser for å optimalisere magnetiske egenskaper og for å bibeholde slike egenskaper gjennom båndets bruks-tid.
Elementene i sammensetningen i foreliggende oppfinnelse bidrar til disse egenskaper, noen ganger i motsvarende forhold.
For å maksimalisere magnetisk metning bør mengden av jern være så stor som mulig. Spesielt må jernmengden være minst 77 atomprosent for å gi magnetisk metning på minst 15.000 gauss. Det er også funnet at jerninnholdet ikke behøver å overskride 80%, og likevel kan den nødvendige magnetiske metning oppnås. Tidligere mente man at jerninnholdet måtte overskride 80% for å gi riktige magnetiske metningsverdier for båndmateriale som brukes for elektriske formål. Ved å holde jerninnholdet lavere enn 80%, kan de andre viktigste bestanddeler, nemlig bor og silisium foreligge i større mengder.
For å oppnå et båndmateriale med øket termisk stabilitet,
bør silisiummengden maksimaliseres. Større mengder av silisium muliggjør at båndmaterialene kan varmebehandles ved høyere temperaturer uten å forårsake krystallisering, dvs. silisium øker krystalliseringstemperaturen til det amorfe båndmaterialet. Evnen til å varmebehandles ved høyere temperaturer er nyttig for å avhjelpe innvendige spenninger i båndet, hvilket stedvis er de magnetiske egenskaper. Imidlertid er silisum-mengden normalt av sekundær betydning og avhenger derfor av mengden jern og bor som må være tilstede i legeringen. Silisium har også tendens til å fremkalle amorf tilstand,
men silisium anses for å være av størrelsesorden ca. 1/5
så effektivt som bor ved frembringelse av amorf tilstand.
For å oppnå den nødvendige amorfe tilstand, bør mengden av bor i legeringen maksimaliseres forutsatt at støpeparametrene så som variasjoner under avkjølingshastigheten, forblir relativt konstante. Det må bemerkes at den påkrevde amorfe tilstand kan oppnås ved å bruke båndstøpingsmetoder med en relativt lav avkjølingshastighet så som av størrelsesorden 1 x 10 grader Celsius pr. sek. hvis bormehgden økes. I kon-flikt med ønsket om amorf tilstand er ønsket om å øke formbarheten til båndet. I en legering med 77-80 atomprosent jern, finnes lavere borverdier for å øke båndets formbarhet. Når borverdiene imidlertid faller under 13 atomprosent, i legeringen i foreliggende oppfinnelse, får båndet tendens til å bli mer krystallinsk. Området 13-16 atomprosent bor er funnet å gi de nødvendige egenskaper i båndet i foreliggende oppfinnelse. Spesielt kan alle småkrystallinske til-bøyeligheter som opptrer i den nedre del av dette borområdet fortsatt føre til akseptable magnetiske egenskaper i båndet. Tilsvarende er ethvert offer av formbarhet i den øvre del av dette borområdet mer enn kompensert ved en forbedring i magnetiske egenskaper. Det aktuelle punkt hvor man opererer innen området 13-16 atomprosent bor i foreliggende oppfinnelse , avhenger av de totale krav som er nødvendige ved den spesielle anvendelse av båndmaterialet.
Nedenunder er forskjellige minimale målsetningsverdier for båndmateriale innenfor legeringsområde i foreliggende oppfinnelse og faktiske verdier som oppnås med en foretrukket kjemisk sammensetning oppført:
Blanding
Gjennom båndmateriale i foreliggende oppfinnelse oppnås fak-tisk utmerkede egenskaper. Kjernetap på mindre enn 0,14 W/kg. anses å være usedvanlige for brede, sterkt mettede amorfe båndmaterialer. Det er intet som tyder på at andre kjente legeringssammensetninger for brede, sterkt mettede amorfe båndmaterialer kan gi slike signifikante magnetiske og elektriske egenskaper. Fastleggelse av legeringssammensetningen som kan gi slike lave kjernetapsverdier på mindre enn 0,22, fortrinnsvis mindre enn 0,2 og helst mindre enn 0,14 W/kg, gir den informasjon som betraktes som nødvendig for å frem-stille ideelt båndmateriale for elektriske formål så som 7,5 cm, 15 cm eller bredere bånd med en mindre tykkelse enn 0,075 mm for fordelingstransformatorer og lignende. Det må påpekes at båndbredder på 60,75 cm eller mer også ligger innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.
De følgende lggeringer ble støpt til bånd ifølge foreliggende oppfinnelse, ble utglødd ved 350°C og langsomt avkjølt i et magnetfelt på 10 ørsted med de følgende resultater:
Legeringer med sammensetninger utenfor det krevde område for foreliggende oppfinnelse ble også støpt til bånd ifølge fore-ligggende oppfinnelse, ble glødet ved 350°C og langsomt av-kjølt i et felt på 10 ørsted med følgende resultater:
Disse resultatene viser at selv om koersitiv styrke og magnet-metningsverdier kan tyde på at båndmaterialene er akseptable, garanterer ikke slike verdier akseptable kjernetapsverdier. Spesielt ville båndmateriale med ekstremt høye kjernetapsverdier som vist ovenfor, sannsynligvis på grunn av partiell krystallinitet, ikke være akseptable for elektriske formål så som i fordelingstransformatorer.
Legeringssammensetningen i foreliggende oppfinnelse skulle
gi et bånd som er formbart og ikke sprøtt. Slikt bånd må skilles fra støpeoverflaten, kveiles opp og gis forskjellig hjelpebehandlinger og behandlingsoperasjoner før det settes sammen til en transformatorkjerne eller lignende, og må derfor ha tilstrekkelig styrke og formbarhet til ikke å brek-ke eller sprekke under disse behandlinger.
Formbarheten av amorft bånd er dimensjonsavhengig, idet større dimensjoner har tendens til å være sprøere. Dette fenomen er velkjent fra K. Hoselitz, Magnetic Iron-Silicon-Boron Metallic Glasses, Conference on Rapidly Quenched Materials III, Volum 2, side 245-248 (1978). Hvis imidlertid betydelig krystallinitet opptrer, så som over 25%, er materialet sprøtt uavhengig av dimensjoner eller kjemisk sammensetning.
For foreliggende oppfinnelse kan formbarheten til det amorfe båndmaterialet bestemmes ved en relativt enkel, men like-
vel kvalitativ bøyeprøve. Hvis båndet sprekker når det bøyes på tvers i motsatt retning av seg selv, dvs. en 180° bøyning i hver retning, betraktes båndet å være sprøtt. Hvis båndet kan bendes mot seg selv til en ikke-tilbakevend-
ende, permanent bøy uten å sprekke i den retning som båndet størknet på støpeoverflaten, men båndet strekker når det bøyes i motsatt retning, sies båndet å være singulært formbart. For de fleste elektriske formål skulle singulær formbarhet være tilstrekkelig. Hvis båndet kan bøyes på tvers av seg selv i begge retninger til en ikke-tilbakevendende, permanent bøy uten sprekk, sies båndet å være dobbelt formbart. Dobbel formbarhet er den optimale tilstand for båndmaterialet. Imidlertid er singulær formbarhet en minimums-egenskap for båndet i foreliggende oppfinnelse. Slike bøye-forsøk kan lett utføres ved å presse båndet på tvers av bredden etterat båndet er brettet om seg selv. Den ikke-tilbakevendende permanente fold tilveiebringer lett formbart bånd ved manuell klemming av båndet ved folden.
Som forut forklart, finnes et amorft bånd å ha øket formbarhet ved lavere bormengder. Båndet i foreliggende oppfinnelse finnes å være singulært formbart i sammensetningsområde 77-80% jern, 13-16% bor og 5-10% silisium, basert på atomprosentdeler. For å oppnå den optimale doble formbarhet,
kan mengdene med hensyn til borinnhold be-
grenses. Ved f.eks. å holde alle mengder av jern til silisium på et forhold på ca. 13:1 og justere borinnholdet, er det resulterende bånd funnet å være dobbelt formbart i de følgende omtrentlige maksimale mengder:
Legeringssammensetningen i foreliggende oppfinnelse må støpes fra smeltet metalltilstand til amorft båndmateriale. Legeringene innenfor sammensetningsområdet i foreliggende oppfinnelse er på eller nær en eutektisk sammensetning, dvs. legeringen smelter ved en enkel temperatur eller over et relativt smalt temperaturområde så som innenfor et temperaturområde på 65°C. Smelting nær en eutektisk sammensetning er fordelaktig ved støping av amorft båndmateriale. Fig. 2 illusterer et fasediagram som eksempel på jern-bor-silisiumlegeringer. Fasediagrammet er basert på legeringer med et silisiuminnhold fra 5-7 atomprosent, og fasediagrammet er illustrert som en funksjon av borinnholdet. Resten av blandingen er jern.
Som vist i fig. 2 er den eutektiske temperatur ca. 1149°C,
og legeringene i foreliggende oppfinnelse som har 13-16 atomprosent bor smeltet ved en temperatur nær den eutektiske temperatur.
Tilstrekkelig flyteevne er også viktig for å støpe smeltete legeringer til brede, amorfe båndmaterialer. Dette understøt-ter forslaget om at blandinger i nærheten av den eutektiske blanding ville være reelle for støpeformål. Fluiditetsdata uttrykt som cm fra standard sugerørsprøve/ er illustrert i fig. 3 for legeringen som er angitt i fig. 2. Slike fluiditets-data ble erholdt ved en legeringstemperatur på ca. 1250°C. Fluiditeten til den smeltede legeringen kan påvirke legeringens evne til å støpes til amorft bånd. Legeringssammensetningen i foreliggende oppfinnelse er funnet å være passende flytende for båndstøpningsforhold når den holdes i smeltet tilstand, gjerne ved en temperatur over 1145°C. Det er forståelig at flyteevnen til den smeltede legering i noen grad avhenger av legeringens sammensetning. En eutektisk blanding er funnet å ha et borinnhold på 13-16 atomprosent. Fluiditeten til det smeltede metallet bestemt som høyden den smeltede legering stiger i et glassrør under sugerørsdata-forsøk, er funnet være størst ved eller nær slik eutektisk sammensetning som inneholder 13-16 atomprosent bor.
De ideelle egenskaper for brede bånd i foreliggende oppfinnelse uttrykt som formbarhet og andre fysikalske samt magnetiske egenskaper, har man oppnådd ved å støpe legeringen ved eller nær den eutektiske blanding. Slik foretrukket legeringssammensetning består hovedsakelig av 77-79 atomprosent jern, 13-16 atomprosent bor og 5-7 atomprosent silisium.
I praksis helles legeringen gjerne i en trakt ved en temperatur på 1425-1480°C og avgis til den bevegede støpeoverflaten ved en temperatur på 1315-1370°C. Som ovenfor nevnt er en av betraktningene for legeringssammensetningen i foreliggende oppfinnelse stabiliteten til båndene, dvs. bestandighet overfor termisk elding. Et transformatorkjernemateriale må bibeholde sine egenskaper gjennom transformatorens levetid, gjerne 20-25 år. Da transformatorer opererer ved høyere temperatur enn omgivelsestemperatur, er det en mulighet at gjennom et lengre tidsrom kan en termisk aktivert nedbrytning av transformator-materialenes egenskaper oppstå. Ved vanlig silisium-stål skyldes slik nedbrytning utfelling av karbon fra løsningen under dannelse av karbider som på ufordelaktig måte øker kjernetapet i transformatoren. Båndet av legeringsblandingen i foreliggende oppfinnelse er funnet med hell å gå gjennom termiske eldingsforsøk og viser å bibeholde lave kjernetap-verdier som detaljert forklart nedenunder.
Aksellererte eldingsforsøk er utviklet for silisium stålbåndmaterialer. Som angitt i ASTM del 44, A340, 1980, side 7, er disse forsøk:
(a) forsøksmateriale utsettes for en temperatur på 100°C i
i 6 00 timer
b) forsøksmateriale utsettes for en temperatur på 150°C i
100 timer.
Det vanlige kriterium for akseptabel virkning er mindre enn
5% økning av kjernetap ved 15.000 gauss etter elding.
Mekanismen for enhver elding eller nedbrytning som opptrer i amorfe materialer ventes å være forskjellig fra den i konven-sjonelt silisiumstål. Forandringer kan opptre gjennom hendel-ser som varierer fra små atomomleiringer i frossen væsketil-stand til store omleiringer som innbefatter begynnelse av krystallisasjonen. Det er kjent at krystallisasjonen av amorft båndmateriale blir katastrofalt ødeleggende for magnetiske og elektriske egenskaper. For å gi en riktig indikasjon på virkningene av elding på amorfe båndmaterialer, ble forsøks-tiden som er angitt ovenfor øket og magnetiske egenskaper i tillegg til kjernetapet ble målt som omtalt nedenunder.
De følgende legeringer ble støpt til amorft båndmateriale, med en bredde på 2,5 cm og en tykkelse mindre enn 0,075 mm.
Sammensetning ( atomprosent)
Båndet i eksempel I ble glødet magnetisk ved 350°C i 4 timer og avkjølt ved en hastighet på 50°C pr. time med et magnetfelt på 10 ørsted i prøven. Legeringsbåndprøven i eksempel I ble anbragt i en ovn med en temperatur på 100°C. Det ble funnet at ovnen stabiliserte seg på en temperatur på 96°C. Ca. en gang om uken i løpet en 14 dagers forsøksperiode ble prøvene fjernet fra ovnen og ble avkjølt til romtempe-ratur og ble undersøkt. Prøveresultatene foreligger i tabell I som følger:
Basert på godtagbarhetskriteriene for konvensjonelle sili-
sium stålbåndmaterialer, dvs. mindre enn en 5% forandring i W/0,4 5 k"? kjernetap ved 15 kilogauss, ansees båndmaterialet i
eksempel 1 å være akseptabelt stabilt. Bemerk spesielt stabiliteten til kjernetapverdiene som er vist i tabell I.
Båndet fra eksemplene II-IV ble utsatt for eldingsforsøk i
likhet med det som er beskrevet ovenfor, for eksempel I
med en temperatur på 100°C over 20 dager. Som ved bånd i eksempel I, tabell II nedenunder vises at stabiliteten basert på et 15 kG W/0,45 kg kjerneta<p>, er tilfredsstillende.
I legeringen i foreliggende oppfinnelse kan visse tilfeldige urenheter eller rester foreligge. Slike tilfeldige urenheter bør ikke overskride totalt 0,2 atomprosent av hele legeringsblandingen, og fortrinnsvis være under 0,1 atomprosent. Spesielt er de følgende maksimale restmengder tillatelige tilfeldige forurensninger for forskjellige elementer i legeringsbåndet i foreliggende oppfinnelse:
Enkelte av de ovenfor nevnte små mengder av restelementer og kombinasjoner av restelementer kan forsterke de forskjellige magnetiske, elektriske og/eller fysikalske egenskapene til båndet i foreliggende oppfinnelse uten skadelige bivirkninger.

Claims (9)

1. Amorft stål-legeringsbånd med relativt høy metning og lavt kjernetap med en bredde på minst 2,5 cm og en tykkelse på mindre enn 0,075 mm og med karakteristiske magnetiske egenskaper ved.60 HZ, kjernetap på mindre enn 0,22 W/kg ved 12,6 kilogauss, metningsmagnetisering på minst 15 kilogauss og en koersivkraft på mindre enn 0,04 ørsted, hvor båndet er minst singulært formbart og oppviser god termisk stabilitet basert på kjernetap, karakterisert ved at legeringen i hoved-sak består av 77 til mindre enn 80 atomprosent jern, 13 til 16 atomprosent bor og 5 til 10 atomprosent silisium og uten mer enn tilfeldige urenheter.
2. Bånd ifølge krav 1, karakterisert ved at legeringen vesentlig består av 77-79 atomprosent jern, 13-16 atomprosent bor, 5-7 atomprosent silisium og med tilfeldige urenheter.
3. Bånd ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at båndet har et kjernetap på mindre enn 0,2 W/kg ved 12,6 kilogauss.
4. Bånd ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at båndet har et kjernetap på mindre enn 0,15 W/kg ved 12,6 kilogauss.
5. Bånd ifølge krav 2, karakterisert ved at båndet har en koersiv kraft på mindre enn 0,035 ørsted.
6. Bånd ifølge krav 1, karakterisert ved at det har en tykkelse på mindre enn 0,05 mm.
7. Bånd ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at båndet er dobbelt formbart.
8. Bånd ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at båndet viser mer enn 5% økning i watt pr. kg kjernetap målt ved 15 kilogauss etter termisk elding ved en temperatur på 100°C i 20 dager.
9. Amorft stål-legeringsbånd ifølge krav 1, 2 og/eller 7, karakterisert ved at det har en tykkelse som er større enn 0,05 mm, tilfeldige urenheter innenfor de følgende atomprosentmengder: kjernetap på mindre enn 0,14 W/kg ved 12,6 kilogauss, magnetisk metning på minst 16 kilogauss og som viser mindre enn 5% økning i watt pr. kg kjernetap målt ved 15 kilogauss etter termisk elding ved en temperatur på 100°C i 20 dager.
NO811585A 1981-02-17 1981-05-08 Amorft staal-legeringsbaand. NO156697C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/235,064 US6296948B1 (en) 1981-02-17 1981-02-17 Amorphous metal alloy strip and method of making such strip

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO811585L NO811585L (no) 1982-08-18
NO156697B true NO156697B (no) 1987-07-27
NO156697C NO156697C (no) 1987-11-04

Family

ID=22883953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO811585A NO156697C (no) 1981-02-17 1981-05-08 Amorft staal-legeringsbaand.

Country Status (16)

Country Link
US (4) US6296948B1 (no)
EP (1) EP0058269B1 (no)
JP (1) JPS57137451A (no)
KR (1) KR850001155B1 (no)
AT (1) AT388942B (no)
AU (1) AU545624B2 (no)
BR (1) BR8102817A (no)
CA (1) CA1174081A (no)
DE (1) DE3175331D1 (no)
ES (1) ES8306041A1 (no)
MX (1) MX155861A (no)
NO (1) NO156697C (no)
PL (1) PL131127B1 (no)
RO (1) RO82807B (no)
SU (1) SU1184436A3 (no)
YU (1) YU96981A (no)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6296948B1 (en) 1981-02-17 2001-10-02 Ati Properties, Inc. Amorphous metal alloy strip and method of making such strip
US5035755A (en) * 1984-05-23 1991-07-30 Allied-Signal Inc. Amorphous metal alloys having enhanced AC magnetic properties at elevated temperatures
EP0177669B1 (en) * 1984-05-23 1992-03-04 AlliedSignal Inc. Amorphous metal alloys having enhanced ac magnetic properties at elevated temperatures
JPS6286146A (ja) * 1985-10-14 1987-04-20 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd 高耐食性,高強度,高耐摩耗性に優れる高透磁率非晶質合金とその合金の磁気特性の改質方法
JPH0310052A (ja) * 1990-01-16 1991-01-17 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd 高耐食性,高強度,高耐摩耗性に優れる高透磁率非晶質合金とその合金の磁気特性の改善方法
KR100227923B1 (ko) * 1990-02-13 1999-11-01 크리스 로저 에이치 향상된 AC 자성 및 취급성을 나타내는 Fe-B-Si합금
JP2534166B2 (ja) * 1991-04-05 1996-09-11 株式会社不二越 高周波磁気特性に優れた非晶質合金薄帯の製造方法
JPH05222494A (ja) * 1992-02-13 1993-08-31 Nippon Steel Corp 磁束密度の大きなトランス鉄心用非晶質合金薄帯
US5641421A (en) * 1994-08-18 1997-06-24 Advanced Metal Tech Ltd Amorphous metallic alloy electrical heater systems
US5466304A (en) * 1994-11-22 1995-11-14 Kawasaki Steel Corporation Amorphous iron based alloy and method of manufacture
US5958153A (en) * 1995-04-11 1999-09-28 Nippon Steel Corporation Fe-system amorphous metal alloy strip having enhanced AC magnetic properties and method for making the same
US6273967B1 (en) 1996-01-31 2001-08-14 Kawasaki Steel Corporation Low boron amorphous alloy and process for producing same
US6457464B1 (en) * 1996-04-29 2002-10-01 Honeywell International Inc. High pulse rate spark ignition system
WO1998007890A1 (en) * 1996-08-20 1998-02-26 Alliedsignal Inc. Thick amorphous alloy ribbon having improved ductility and magnetic properties
US5873954A (en) * 1997-02-05 1999-02-23 Alliedsignal Inc. Amorphous alloy with increased operating induction
US6462456B1 (en) 1998-11-06 2002-10-08 Honeywell International Inc. Bulk amorphous metal magnetic components for electric motors
US6803694B2 (en) 1998-11-06 2004-10-12 Metglas, Inc. Unitary amorphous metal component for an axial flux electric machine
US6737784B2 (en) 2000-10-16 2004-05-18 Scott M. Lindquist Laminated amorphous metal component for an electric machine
US6623566B1 (en) * 2001-07-30 2003-09-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method of selection of alloy compositions for bulk metallic glasses
US7144468B2 (en) 2002-09-05 2006-12-05 Metglas, Inc. Method of constructing a unitary amorphous metal component for an electric machine
US6784588B2 (en) * 2003-02-03 2004-08-31 Metglas, Inc. Low core loss amorphous metal magnetic components for electric motors
US7235910B2 (en) 2003-04-25 2007-06-26 Metglas, Inc. Selective etching process for cutting amorphous metal shapes and components made thereof
DE10339595A1 (de) * 2003-08-26 2005-04-07 Siemens Ag Verfahren zur Vorhersage und Steuerung der Vergießbarkeit von Flüssigstahl
US7479299B2 (en) * 2005-01-26 2009-01-20 Honeywell International Inc. Methods of forming high strength coatings
US7205893B2 (en) * 2005-04-01 2007-04-17 Metglas, Inc. Marker for mechanically resonant article surveillance system
KR101014396B1 (ko) 2005-04-08 2011-02-15 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 Fe계 비정질 합금 박대
KR100779365B1 (ko) 2006-03-27 2007-11-23 홍순진 절전형 외부 전원용 아답타
JP5316921B2 (ja) * 2007-03-16 2013-10-16 日立金属株式会社 Fe基軟磁性合金、およびこれを用いた磁性部品
CN102509603B (zh) * 2011-12-31 2015-10-07 青岛云路新能源科技有限公司 铁基非晶态软磁材料及其制备方法
KR20160020500A (ko) 2013-07-30 2016-02-23 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 철계 비정질 합금 박대
US20160172087A1 (en) 2014-12-11 2016-06-16 Metglas, Inc. Fe-Si-B-C-BASED AMORPHOUS ALLOY RIBBON AND TRANSFORMER CORE FORMED THEREBY
KR20160126751A (ko) * 2015-04-24 2016-11-02 삼성전기주식회사 코일 전자부품 및 그 제조방법
JP6478061B2 (ja) 2016-04-04 2019-03-06 Jfeスチール株式会社 非晶質合金薄帯
PL236193B1 (pl) 2020-01-28 2020-12-14 Politechnika Czestochowska Masywny nanokrystaliczny stop żelaza

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3297436A (en) 1965-06-03 1967-01-10 California Inst Res Found Method for making a novel solid metal alloy and products produced thereby
US3871836A (en) 1972-12-20 1975-03-18 Allied Chem Cutting blades made of or coated with an amorphous metal
US3856513A (en) 1972-12-26 1974-12-24 Allied Chem Novel amorphous metals and amorphous metal articles
JPS5194211A (no) 1975-02-15 1976-08-18
US4056411A (en) 1976-05-14 1977-11-01 Ho Sou Chen Method of making magnetic devices including amorphous alloys
JPS581183B2 (ja) * 1976-09-16 1983-01-10 東北大学金属材料研究所長 磁束密度が高く角形比の大きい高透磁率非晶質合金
AU503857B2 (en) * 1976-10-22 1979-09-20 Allied Chemical Corp. Continuous casting of metal strip
US4142571A (en) 1976-10-22 1979-03-06 Allied Chemical Corporation Continuous casting method for metallic strips
US4152144A (en) 1976-12-29 1979-05-01 Allied Chemical Corporation Metallic glasses having a combination of high permeability, low magnetostriction, low ac core loss and high thermal stability
JPS53133505A (en) * 1977-04-27 1978-11-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Noncrystalline alloy material
US4134779A (en) * 1977-06-21 1979-01-16 Allied Chemical Corporation Iron-boron solid solution alloys having high saturation magnetization
US4150981A (en) 1977-08-15 1979-04-24 Allied Chemical Corporation Glassy alloys containing cobalt, nickel and iron having near-zero magnetostriction and high saturation induction
JPS5949299B2 (ja) 1977-09-12 1984-12-01 ソニー株式会社 非晶質磁性合金
JPS5456919A (en) * 1977-10-15 1979-05-08 Sony Corp Amorphous magnetic alloy
US4152147A (en) 1978-04-10 1979-05-01 Allied Chemical Corporation Beryllium-containing iron-boron glassy magnetic alloys
US4300950A (en) * 1978-04-20 1981-11-17 General Electric Company Amorphous metal alloys and ribbons thereof
GB2023173B (en) 1978-04-20 1982-06-23 Gen Electric Amorphous alloys
GB2023653A (en) 1978-04-20 1980-01-03 Gen Electric Zero Magnetostriction Amorphous Alloys
US4197146A (en) 1978-10-24 1980-04-08 General Electric Company Molded amorphous metal electrical magnetic components
US4201837A (en) 1978-11-16 1980-05-06 General Electric Company Bonded amorphous metal electromagnetic components
US4217135A (en) 1979-05-04 1980-08-12 General Electric Company Iron-boron-silicon ternary amorphous alloys
GB2038358B (en) * 1978-11-29 1982-12-08 Gen Electric Amorphous fe-b-si alloys
JPS5576041A (en) * 1978-11-30 1980-06-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Amorphous alloy
JPS6016512B2 (ja) * 1979-01-30 1985-04-25 東北金属工業株式会社 耐食性,耐応力腐食割れに優れた非晶質磁性合金
US4219355A (en) 1979-05-25 1980-08-26 Allied Chemical Corporation Iron-metalloid amorphous alloys for electromagnetic devices
US4298409A (en) 1979-12-10 1981-11-03 Allied Chemical Corporation Method for making iron-metalloid amorphous alloys for electromagnetic devices
US4249969A (en) * 1979-12-10 1981-02-10 Allied Chemical Corporation Method of enhancing the magnetic properties of an Fea Bb Sic d amorphous alloy
JPS56127749A (en) * 1980-03-12 1981-10-06 Nippon Steel Corp Amorphous thin alloy strip
US4409041A (en) 1980-09-26 1983-10-11 Allied Corporation Amorphous alloys for electromagnetic devices
DE3165416D1 (en) * 1980-12-29 1984-09-13 Allied Corp Amorphous metal alloys having enhanced ac magnetic properties
US6296948B1 (en) * 1981-02-17 2001-10-02 Ati Properties, Inc. Amorphous metal alloy strip and method of making such strip
JPS6034620B2 (ja) 1981-03-06 1985-08-09 新日本製鐵株式会社 鉄損が極めて低く熱的安定性とよい非晶質合金
US5035755A (en) 1984-05-23 1991-07-30 Allied-Signal Inc. Amorphous metal alloys having enhanced AC magnetic properties at elevated temperatures

Also Published As

Publication number Publication date
DE3175331D1 (en) 1986-10-23
YU96981A (en) 1983-10-31
KR850001155B1 (ko) 1985-08-16
MX155861A (es) 1988-05-13
KR830005916A (ko) 1983-09-14
RO82807B (ro) 1984-10-30
SU1184436A3 (ru) 1985-10-07
US6296948B1 (en) 2001-10-02
JPS57137451A (en) 1982-08-25
NO811585L (no) 1982-08-18
AU545624B2 (en) 1985-07-25
EP0058269B1 (en) 1986-09-17
EP0058269A1 (en) 1982-08-25
US6277212B1 (en) 2001-08-21
US6471789B1 (en) 2002-10-29
ES502059A0 (es) 1983-05-01
RO82807A (ro) 1984-01-14
ATA206181A (de) 1989-02-15
ES8306041A1 (es) 1983-05-01
BR8102817A (pt) 1982-11-30
NO156697C (no) 1987-11-04
CA1174081A (en) 1984-09-11
AU6997781A (en) 1983-03-17
AT388942B (de) 1989-09-25
PL231042A1 (no) 1982-08-30
JPH0368108B2 (no) 1991-10-25
PL131127B1 (en) 1984-10-31
US5370749A (en) 1994-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO156697B (no) Amorft staal-legeringsbaand.
KR101014396B1 (ko) Fe계 비정질 합금 박대
US4221592A (en) Glassy alloys which include iron group elements and boron
US6077367A (en) Method of production glassy alloy
WO2014027601A1 (ja) 磁気記録用軟磁性合金及びスパッタリングターゲット材並びに磁気記録媒体
JP2778719B2 (ja) コバルトを含有する鉄基非晶質磁性合金
EP0161393A1 (en) Low magnetostriction amorphous metal alloys
JP5714397B2 (ja) 磁気記録用軟磁性合金およびスパッタリングターゲット材並びに磁気記録媒体
KR870002021B1 (ko) 비결정질 금속 합금
US4663242A (en) Method for producing a metal alloy strip
US4483724A (en) Iron-boron solid solution alloys having high saturation magnetization and low magnetostriction
US4473400A (en) Magnetic metallic glass alloy
Shirakawa et al. Electrical resistivity minima of Fe-(Ni, Co)-Zr amorphous alloys
US4152147A (en) Beryllium-containing iron-boron glassy magnetic alloys
US4259109A (en) Beryllium-containing iron-boron glassy magnetic alloys
JPS5916947A (ja) 鉄心用非晶質合金薄帯の製造方法
JPS5959862A (ja) 非晶質合金
US4532979A (en) Iron-boron solid solution alloys having high saturation magnetization and low magnetostriction
JPS58210150A (ja) アモルフアス金属およびその製品
JPH04229604A (ja) 低周波トランス
US2105656A (en) Nickel, titanium, cobalt, iron, and manganese permanent magnet
JPS62120454A (ja) 非晶質合金
Masumoto et al. Thermal Expansion and Elastic Properties of Mn–Ge–Fe Alloys
JPS6130405B2 (no)
Raghavan Fe-Nd-Sb (iron-neodymium-antimony)