NO158581B - Amorf jernlegering, eventuelt i form av en stoept strimmel, fremstilling og anvendelse derav. - Google Patents

Amorf jernlegering, eventuelt i form av en stoept strimmel, fremstilling og anvendelse derav. Download PDF

Info

Publication number
NO158581B
NO158581B NO830121A NO830121A NO158581B NO 158581 B NO158581 B NO 158581B NO 830121 A NO830121 A NO 830121A NO 830121 A NO830121 A NO 830121A NO 158581 B NO158581 B NO 158581B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
atomic
alloy
less
alloys
amorphous
Prior art date
Application number
NO830121A
Other languages
English (en)
Other versions
NO830121L (no
NO158581C (no
Inventor
Stuart Leslie Ames
Lewis L Kish
Thomas H Gray
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 NO830121L publication Critical patent/NO830121L/no
Publication of NO158581B publication Critical patent/NO158581B/no
Publication of NO158581C publication Critical patent/NO158581C/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • 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
    • H01F1/15341Preparation processes therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C45/00Amorphous alloys
    • C22C45/02Amorphous alloys with iron as the major constituent
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Golf Clubs (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

En amorf Fe-B-Si legering, eventuelt i form av en støpt strimmel, med forbedret støpbarhet, gode magnetiske egenskaper, duktilitet og forbedret termisk stabilitet består i det vesentlige av 6-10 atom-% B, 14-17 atom-% Si, 0,1-4,0 atom-% Cr, ikke mere enn tilfeldige forurensninger og jern ad 100 atom-%.Fremstilling av legeringen i form av en strimmel er også vist.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en amorf jernlegering av den art som er angitt i krav l's ingress, en framgangsmåte 'som angitt i krav 6 og 7, samt en anvendelse som angitt i
krav 8.
Amorfe metaller kan fremstilles ved å la legeringer størkne raskt fra sin smeltede tilstand til fast tilstand. Forskjellige fremgangsmåter er kjent innenfor teknologien hurtig størkning så som spinnstøping og trekkstøping.
Damp- og elektrolytisk avsetning kan også brukes for å frem-stille amorfe metaller. Amorfe metaller som er tilveiebragt ved alle de ovennevnte metoder har distinkte egenskaper som henger sammen med deres ikke-krystallinske tilstand. Slike materialer er f.eks. kjent for å gi forbedrede mekaniske, elektriske, magnetiske og akustiske egenskaper i sammenligning med tilsvarende metallegeringer med krystallinsk struk-tur. Metallegeringens amorfe karakter bestemmes ved metallo-grafisk teknikker eller ved røntgen diffraksjon. En leger-
ing anses her for å være "amorf" hvis legeringen er hovedsakelig amorf, dvs. minst 75% amorf. Beste egenskaper oppnås når man har en (200) røntgendiffraksjonstopp på mindre enn 2,5
cm over røntgenbakgrunnsnivået. Denne topp opptrer i til-
felle av rom sentrert kubisk ferrit (hypoeutektisk krystallinsk fast løsning) med en diffraksjonsvinkel på 106°
ved bruk av Cr. stråling.
ka ^
Med mindre annet er angitt, er alle blandingsprosentdeler
her angitt som atomprosent.
Det foreligger forskjellige kjente legeringsblandinger av Fe-B-Si. F.eks. beskriver US patent 3.856.513, en legering og folier, stenger og pulver laget fra slike med en generell formel Mgo-90Y10-30Z0 1-15 hvor M er 3ern' nikkel, krom, kobelt, vanadium eller blandinger derav, Y er fosfor, karbon, bor eller blandinger derav og Z er aluminium, silisium, tinn, antimon, germanium, indium, beryllium og blandinger derav,
som kan gjøres hovedsakelig amorfe. Det er også kjent legeringer av Fe-B-Si som har vist lovende magnetiske egenskaper
og andre egenskaper som gjør dem godt egnet i elektrisk apparatur så som motorer og transformatorer. US patent 4.219.355 beskriver en jern-bor-silisiumblanding med krystallisasjonstemperatur (den temperatur ved hvilken det amorfe metall går tilbake til sin krystallinske tilstand) på minst 320°C, en koersivitet på mindre enn 0,03 ørsted, og en metningsmagnetisering på minst 174 emu/g (ca. 17.000 G). Generelt inneholder legeringen 80 eller mer atomprosent jern, 10 eller mer atomprosent bor og ikke mer enn 6 atomprosent silisium. Et amorft metallegeringsbånd bredere enn 2,54 cm og mindre enn 0,00762 cm tykk med spesifikke magnetiske egenskaper, og fremstilt av en legering bestående hovedsakelig av 77-80% jern, 12-15% bor og 5-10% silisium, alt atomprosent, er beskrevet i US patentsøknad 235.064.
Det er gjort forsøk på å modifisere slike amorfe materialer ved tilsetning av andre elementer for å optimalisere legeringene for elektrisk anvendelse. US patentskrift 4.217.135 beskriver en jern-bor-silisiumlegering med 1,5-2,5 atomprosent karbon for å øke de magnetiske egenskaper. US patent 4.190.438 beskriver en jern-bor-silisium magnetisk legering som inneholder 2-20 atomprosent ruthenium.
En artikkel med titelen "Magnetic Properties of Amorfhous Fe-Cr-Si-B-Alloys" av K. Inomata et al, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. Mag.-17, nr. 6, november 1981 beskriver er-statning av Fe med Cr i amorfe legeringer med mye bor og lite silisium. Det angis der at Cr sterkt nedsetter Curie temperaturen, øker krystallisasjonstemperaturen, reduserer koersiv kraft og magnetisk kjernetap og øker magnetisk begyn-ne ls espermeabi li tet .
Krom i amorfe legeringer er også kjent av andre grunner. US patent 3.986.867 vedrører fullstendig amorfe jern-krom-legeringer med 1-40% Cr og 7-25% av minst ett element bor, karbon og fosfor for å bedre mekaniske egenskaper, varme-bestandighet og korrosjonsbestandighet. US patent 4.052.201 beskriver amorfe jernlegeringer som inneholder 5-20% krom for å forhindre at legeringen blir sprø.
Selv om slike kjente legeringer kan ha gitt relativt gode magnetiske egenskaper, er de ikke uten svakheter. Alle de ovenfor nevnte legeringer er dyre fordi de inneholder en relativt stor mengde bor. En type med mindre bor er meget ønsket. Også høyere krystallisasjonstemperaturer er ønske-lige for at legeringen skal ha mindre tendens til å gå tilbake til krystallinsk tilstand. Blandingen bør ligge nær en eutektisk blanding for å gjøre støping i amorf tilstand lettere. Videre bør den ejtektiske temperatur være så lav som mulig for å bedre støpbarheten. Det er også ønskelig at den magnetiske metning skal være høy, nemlig av størrelsesorden minst 13.500 G. Et formål ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en slik legering som kan konkurrere med kjente konvensjonelle nikkel-jernlegeringer i handelen, så
som :i>jl4750"som nominelt består av 48% Ni-52% Fe (vektprosent) .
Videre er turbulensen til det smeltede metallet i pølen
under støpingen av amorfe metallbånd et kronisk problem ved "smelte-drag" eller trekkstøpingsteknikker og kan føre til overflatedefekter og redusert avkjølingshastighet. Eksempler på trekkstøpingsteknikker er beskrevet i US patent 3.522.836 og US patent 4.142.571. En tilsetning til metallegeringen som vil redusere sådan turbulens er meget ønskelig.
Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en amorf legering og gjenstand som overvinner disse problemer hos kjente amorfe jern-bor-silisium metaller. En amorf metall-legering tilveiebringes som hovedsakelig består av 6-10%
bor, 14-17% silisium og 0,1-4,0% krom, (atomprosent) med bare tilfeldige forurensninger og resten jern. Kromet forbedrer strømningskarakteristika og de amorfe egenskapene til legeringen og ble funnet uventet å forbedre kontrollen av den smeltede metallpøl under støping og følgelig legeringens støpbarhet.
En gjenstand fremstilt fra den amorfe metallegering ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes, som er minst singulært duktil (som her definert) og har et kjernetap som kan konkurrere med Ni-Fe legeringer i handelen, så som "Al 4750" og spesielt et kjernetap på mindre enn <0,3>59 watt pr. kg (WPK) ved 12,6 kilogauss (1,26 tesla) ved 60 Hertz. Gjenstanden av legeringen har en metningsmagnetisering målt ved 75 ørsted (B^,. ) på minst 13,5 kilogauss (1,35 tesla)
og en koersiv kraft (H ) på mindre enn 0,045 ørsted og kan foreligge i form av et tynt bånd eller strimmelmaterialpro-dukt. Legeringen av det resulterende produkt har forbedret termisk stabilitet som er karakterisert ved en krystalli-ser ingstemperatur på ikke mindre enn 490°C. Leqerinqen er særpreget ved det som er anqitt i krav IS karakteriserende del, ytterligere trekk fremgår av kravene 2-5.
Fig. 1 er et ternært diagram som viser blandingsområdene for foreliggende oppfinnelse med Cr grupper med Fe og viser den eutektiske linje; Fig. 2 er et diagram med konstant 14% Si gjennom det kvarternære jern-bor-silisium-krom legeringsdiagram for foreliggende oppfinnelse som viser 0-4% Cr og 4-10% B; Fig. 3 er det samme som fig. 2, med et 15.5% Si-innhold; Fig. 4 er den samme som fig. 2, med et 17% Si-innhold; Fig. 5 er en kurve for induksjon og permeabilitet i sammenheng med magnetiseringskraft for legeringen i foreliggende oppfinnelse; Fig. 6 er kurve for induksjon og permeabilitet i forbindelse med magnetisk kraft som sammenligner en handelslegering med legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse; og Fig. 7 er en kurve for kjernetap og tilsynelatende kjernetap i forbindelse med induksjon ved 60 hertz som sammenligner en handelslegering med legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse.
Generelt består en amorf legering ifølge foreliggende oppfinnelse av 6-10% bor, 14-17% silisium og 0,1-4,0% krom og resten jern. I fig. 1 ligger blandingene på innsiden av det bok-staverte område som avgrenser sammenhengene uttrykt ved punktene A, B, C og D innenfor oppfinnelsens brede område,
hvor krom varierer fra 0,1-4,0%. Punktene B, E, G og I ut-trykker sammenheng for blandingene som ligger innenfor et foretrukket område av foreliggende oppfinnelse hvor krom er begrenset til 0,5-3,0%. Linjen mellom punktene F og H
krysser gjennom og strekker seg utenfor forholdene til blandingsområdet som her er definert, og danner det geome-triske' punkt for eutektiske punkter (laveste smeltetempera-
tur) for den eutektiske dal i dette området av interesse for det tilfelle at krom ligger nær 0% i det Fe-B-Si ter-
nære diagram.
Legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse er rik på jern. Jernet bidrar til den samlede magnetiske metningen til legeringen. Generelt utgjør jerninnholdet den gjenværende del av legeringsbestanddelene. Jernet kan variere fra 73-80%
og fortrinnsvis 73-78%, men den aktuelle mengde er noe avhengig av mengden til de andre bestanddelene i legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse.
De foretrukne blandingsområder for oppfinnelsen er vist i
fig. 1 sammen med den eutektiske linje eller trau. Alle legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse er tilstrekkelig nær den eutektiske fordypning til å være hovedsakelig amorft ved støp. Borinnholdet er kritisk for legeringens amorfe egenskaper. Jo høyere borinnholdet er,.jo større er legeringens tendens til å bli amorf. Også den termiske stabili-
tet forbedres. Ettersom borinnholdet øker, blir legeringene dyrere imidlertid. Borinnholdet kan ligger fra 6-10%, fortrinnsvis 6 til mindre enn 10% og, enda heller 7 til mindre enn 10% (atomprosent). Billigere legeringer med mindre enn 7% bor innbefattes i oppfinnelsen,men er vanskeligere å
støpe med god amorf kvalitet.
Silisium i legeringen påvirker primært den termiske stabili-teten til legeringen i minst samme grad som bor og påvirker i mindre grad de amorfe egenskaper. Silisium har mye mindre virkning på de amorfe egenskaper hos legeringen enn bor, og kan ligge fra 14-17%, fortrinnsvis fra mer enn 15-17%.
Legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse anses å tilveiebringe en optimalisering av de krevde egenskaper for Fe-B-
Si legeringer for elektriske formål til redusert pris.
Man må gi avkall på visse egenskaper for å oppnå andre egenskaper, men blandingen ifølge foreliggende oppfinnelse er funnet å være en ideell- balanse mellom disse egenskaper.
Man har funnet at jerninnholdet ikke behøver å overskride
80% for å gi den nødvendige magnetiske metning. Ved å holde jerninnholdet under 80%, kan de andre hovedbestanddeler, nemlig bor og silisium, foreligge i varierende mengder.
For å oppnå en gjenstand fremstilt av legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse med øket termisk stabilitet, maksimali-seres silisiummengden. Større mengder silisium øker krystallisasjonstemperaturen hvilket gjør det mulig å varmebehandle strimmelmaterialet ved høyere temperaturer uten at det gir krystallisering. Det er nyttig å kunne varmebehandle ved høyere temperaturer for å avhjelpe innvendige spenninger i den fremstilte artikkel hvilket forbedrer de magnetiske egenskaper. Også høyere krystallisasjonstemperaturer skulle ut-vide det anvendelige temperaturområdet gjennom hvilket opti-male magnetiske egenskaper opprettholdes for artikler fremstilt av legeringene.
Det er funnet at krom fører til en utpreget forbedring av støpbarheten. Selv om krom er gruppert med jern i fig. 1,
må det hevdes at krom har en viktig og enestående virkning. Krominnholdet er kritisk for de amorfe og magnetiske egenskapene til Fe-B-Si legeringene, Krominnholdet er kritisk idet det er funnet å øke sterkt de amorfe egenskapene mens de magnetiske egenskapene til slike Fe-B-Si legeringer opprettholdes.
Det er uventet funnet at 0,1-4%, fortrinnsvis 0,5-3,0% krom drastisk forbedrer støpbarheten og således de amorfe egenskaper hos legeringen. Uten at man skal begrense seg til årsaken for denne forbedrede støpbarhet, viser det seg at krom nedsetter den eutektiske temperatur for Fe-B-Si legeringer, hvilket tenderer til å gjøre legeringen lettere amorf og mindre sprø. Det er også funnet at korrosjonsbestandigheten til Fe-B-Si legeringer forbedres ved tilsetning av krom. Dette er en fordel for transformator kjernematerialer for
de vanlige benyttede Fe-Si smidde transformatorkjernemateri-aler og F-B-Si amorfe legeringer har lett for å ødelegges ved rustdannelse ved omgivelsestemperatur og fuktige til-stander, spesielt ved lagring og under fabrikasjon. Det følgende viser de forbedringer som oppnås med Cr-holdige legeringer:
I legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse kan det foreligge visse tilfeldige forurensninger eller rester. Slike tilfeldige forurensninger bør tiIsammen ikke overskride 0,83 atomprosent av legeringens sammensetning. Det følgende er en tabularisk oppstilling av typiske rester som kan tolereres i blandingene ifølge foreliggende oppfinnelse.
Legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse kan støpes amorfe fra smeltet metall ved bruk av spinn-eller trekkstøpteknikker. For å forstå foreliggende oppfinnelse mere fullstendig be-skrives det følgende eksempel:
EKSEMPEL I
Forskjellige legeringer ble støpt med 73-80% jern, 0-4%
krom, 6-10% bor og 14-17% silisium. Duktilitet, støpbarhet, amorfe egenskaper, magnetiske egenskaper og termisk stabilitet av legeringene som ligger på tre konstante silisiuminnhold ble bestemt.
Legeringer ble støpt med tre silisiuminnhold ved bruk av vanlig spinnstøpteknikker som er velkjente innenfor området. Dertil ble legeringer også "trekkstøpt" (senere forklart)
med bredder på 2,54 cm. F.eks. viser legeringene med konstante silisiumpartier i det kvarternære jern-bor-silisium-krom-fasediagram, fig.2-4, foretrukne områder for oppfinnelsen. Alle de støpte legeringer under utviklingen av foreliggende Oppfinnelse, enten ved spinnstøping eller ved trekkstøping,
er vist på fig. 2--4. Sirklene representerer spinnstøpsatser og trekantene trekkstøpssatser. Trekkstøpene er videre angitt med de tilsvarende satsnummere vist til høyre for trekanten i paranteser. Den trukne linje i diagrammet betyr et foretrukket område av foreliggende oppfinnelse. Selv om spinnstøpe-teknikker tyder på at visse legeringer kan ha tendens til å bli amorfe, behøver ikke andre støpeteknikker så som trekk-støping med bredere materialbredder ikke være det fordi avkjølingshastighetene reduseres til ca. 1 x 10 5°C pr. sek.
Generelt er legeringene med mye bor-lite jern ved hvert sili-siumnivå amorfe og duktile, uavhengig av krominnholdet.
Ved høyere jern og lavere bor mengder, begynner duktiliteten
a bli dårligere og ved støp begynner krystalle<r> ao opptre hvilket nødvendigvis gjør fremstilling ved trekk-støpningsteknikker vanskeligere. Med hensyn til legerings-stabilitet, er den aksepterte måling den temperatur ved hvilken krystallisering opptrer og er gitt symbolet T . Den bestemmes ofte ved Differential Scanning Calorimetry (DSC)
ved hvilken prøven oppvarmes med en forutbestemt hastighet og en temperaturstopp viser krystalliseringens begynnelse.
1 tabell I foreligger eksempler på forskjellige legeringer
som alle er oppvarmet ved 20°C/min. Det er viktig at oppvarmingshastigheten stipuleres fordi hastigheten vil på-virke den målte temperatur.
Som vist i tabellen vil lavere bornivåer og lavere jern-nivåer muliggjøre høyere silisiuminnhold og gi en høyere krystalliseringstemperatur (T ) med eksempler opp til 545°C.
Bøyeforsøk utført på "spinnstøpte" og "trekkstøpte" legeringer viste at legeringene var minst singulært duktile. Bøyeforsøkene innbefatter bøying av fiberen eller båndet
på tvers av seg selv i en 180° bøy i hver retning for å be-stemme sprøheten. Hvis båndet kan bøyes på seg selv langs en bøyningslinje som går på tvers av strimmelen (dvs. lodd-rett på støperetningen) til en permanent bøy som ikke går tilbake uten sprekkdannelse, så viser strimmelen duktilitet. Strimmelen er dobbelt duktil hvis den kan bøyes 180° i begge retninger uten å sprekke, og enkelt eller singulært duktilt hvis den bøyer 180° bare i én retning uten sprekkdannelse. Singulær duktilitet er et minimumskrav til en artikkel fremstilt av legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse. Dobbel duktilitet er en optimal tilstand for en artikkel fremstilt av legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse.
Forskjellige kjente metoder for hurtigstørkning kan anvendes for støping av den amorfe metallegering ifølge foreliggende oppfinnelse. Spesielt kan leveringen støpes ved bruk av trekk-støpeteknikker. En trekkstøpeteknikk kan gjerne innbefatte kontinuerlig avgivelse av en smeltet strøm eller forråd av metall gjennom et munnstykke som befinner seg innenfor 0,035 cm fra en støpeoverflate som kan beveges med en hastighet på 61 - 3.048 overflatemeter/min. forbi munnstykket og gi et amorft strimmelmateriale. Støpeoverflaten er gjerne den utvendige overflate av et vannavkjølt metallhjul laget av f.eks. kopper. Hurtig bevegelse av støpeoverflaten trekker et kontinuerlig tynt sjikt av metallet fra forrådet eller damp. Dette sjikt størkner raskt ved en avkjølingshastighet av størrelsesorden 1 x 10 °C/sek. til strimmelmaterialet. Legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse støpes gjerne
ved en temperatur over 1315°C på en støpeoverflate med en begynnelsestemperatur som kan variere fra 1,6-32°C. Båndet avkjøles til under størkningstemperaturen og til under krys-
tallisasjonstemperaturen og adskilles etter størkning på overflaten fra denne. En slik strimmel kan gjerne ha en bredde på 2,54 cm eller mer og en tykkelse på mindre enn 0,00762 cm, og et forhold bredde-til-tykkelse på minst 10:1 og fortrinnsvis minst 250:1.
For å prøve de magnetiske egenskaper til legeringene ifølge foreliggende oppfinnelse, ble forskjellige legeringer støpt til tynne bandmaterialer ved bruk av trekkstøpeteknikken. Noen eksempler på således støpte legeringer tatt fra eksemp-lene som er vist i fig. 2-4, og som både er hovedsakelig amorfe og dobbeltduktile, er vist i de følgende tabeller II og III.
I det etterfølgende benyttes "D.C." for likestrøm-
Dataene i tabell III viser at kjernetapet, hvilket bør være så lavt som mulig, er mindre enn 0,395 W/kg ved 60 hertz, ved 12,6 kilogauss (1,26 tesla), typisk for Ni-Fe-legering AL 4750. Fortrinnsvis bør slike kjernetapverdier være under 0,22 W/k<g> og de fleste av legeringene som er vist i tabell II ligger under denne verdi. Videre er den magnetiske metning målt ved 75 ørsted (B^j.^) hvilken bør være så høy som mulig, vist å ligger over 14,000 G. Legeringene ble funnet å være amorfe og lette å støpe til et duktilt strimmelmateriale. Videre var strimmelen termisk stabil og muliggjorde spenningsreduksjoner for å optimalisere magnetiske egenskaper.
Resultatene av slike prøver viste at kromtilsetninger på opptil 3 atomprosent forbedrer de amorfe egenskaper og duktiliteten til legeringen. Det var uventet en forbedring i støpbarheten. Den smeltede dam viste seg mindre turbulent og strimmelen lettet seg mindre ujevn fra hjulet ved grov og liten dimensjon. Videre viste oppholdstiden til den størknede strimmel på støpehjulet seg å øke, og den dannede strimmel-tykkelse var lettere å justere ved å forandre munnstykkets avstand fra støpeoverflaten.
Dertil var strimmelens overflatekvalitet meget forbedret på den side av strimmelen som hadde vært i kontakt med støpe-hjulsflaten. Tilsetning av krom forårsaker bemerkelsesverdige og fordelaktige forandringer i tilstandene, både termisk og mekanisk, på grenseflaten mellom det smeltede metall og støpeoverflaten.
Som et eksempel på den utmerkede kvalitet som kan oppnås sammenlignes magnetiske egenskaper for en av legeringene fra tabell II, sats nr. 460, Fe^Cr^Bg ^Si^ med handelsleger-ingen "Al 4750" som vist i fig. 5-7. "Al 4750"legeringen består hovedsakelig av 48% nikkel og 52% jern.
Fig. 5 er en kurve for magnetisering, permeabilitet og metningskurver for den kromholdige Fe^Cr^Bg ^Si-^ 5 legering ifølge foreliggende oppfinnelse ved likestrøm (D.C.) og høyere frekvenser.
Foreliggende legering med kromtilsetninger har blitt vist å ha DC induksjonsegenskpaer bedre enn "Al 4750" ved over 300 Gauss. Som det bedre vises i fig. 6, fører de litt solidere egenskapene til en høyere DC permeabilitet. Fig. 6 er en grafisk fremstilling av magnetisering, permeabilitet og metningskurver for den samme kromholdige legering ifølge foreliggende oppfinnelse ved DC magnetiseringskraft i sammenligning med "AL 4750" legeringer ved DC og høyere frekvenser. Ved induksjoner under 300 Gauss er egenskapene fortsatt innenfor området til "Al 4750" legeringen, selv om permeabiliteten for 60 Hertz bruk ved 4 Gauss bare er 7500, hvilket er lavere enn normalt krevet for "Al 4750" legeringer.
Fig. 7 er en grafisk fremstilling av kjernetap og tilsynelatende kjernetap i sammenheng med induksjon for AL 4750 legering og den samme kromholdige legering ifølge foreliggende oppfinnelse. Kjernetap for legeringen viser seg meget fordel-aktig i sammenligning og er tallmessig halvparten av slike for AL 4750, et meget viktig trekk, spesielt for bruk i transformatorkjerner.
Videre forsøk ble gjort på Fe-B-Si legeringer som inneholdt krom for legeringer beskrevet i den parallelle US patentan-søkning nr. 235.064 av foreliggende oppfinner. Slike legeringer inneholder generelt 77-80% jern, 12-16% bor og 5-10% silisium. Spesielt ble to blandinger Fe7gB^ 5CrQ SS^ 6 °g Feg^B^j 5Cro 5S"""6 tre^kstøpt på samme måte som de andre
heri nevnte legeringer. Krom forbedret også støpbarheten til . disse legeringer. Den smeltede dam, avrivning .fra støpenjuls-overflaten og overflatekvaliteten til strimmelen ble forbedret som ønsket når det gjaldt legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse.
Magnetiske egenskaper for legeringene som er oppført i tabell IV viser godt kjernetap og hysteresesløyfe soliditet med lite tap i magnetisk metning sammenlignet med lignende legeringer uten krom.
Resultatene har vist at kontrollerte krommengder i amorfe Fe-B-Si legeringer øker støpbarheten til legeringene mens gode magnetiske egenskaper bibeholdes, og gir legeringer med høy krystallisasjonstemperatur sammenlignet med lavere Si-legeringer som hovedsakelig mangler Cr, i.e. mindre enn 0,1 atomprosent.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer legeringer som kan brukes for elektriske formål og gjenstander laget fra disse legeringer med gode magnetiske egenskaper. De kromholdige legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse kan lages billigere fordi de anvender mindre mengder dyrt bor. Videre er legeringene amorfe, duktile og har en termisk stabilitet høyere enn sådanne for jern-bor-silisium legeringer med mindre enn 10% B og mindre enn 15% Si. Videre er tilsetninger av krom til Fe-B-Si legeringer kritisk for å forbedre leger-ingenes støpbarhet samt å øke de amorfe egenskaper og opp-rettholde gode magnetiske egenskaper.

Claims (8)

1. Amorf jernlegering, eventuelt i form av en støpt strimmel med en bredde på minst 2,5 cm, en tykkelse mindre enn 0,076 mm, et 60 Hertz kjernetap på mindre enn 0,359 W/kg, metningsmagnetisering (B75JJ) på minst 1,4 k.gauss, koersivkraft på mindre enn 0,045 ørsted og minst singulær duktilitet, og en forbedret termisk stabilitet uttrykt som en krystalliseringstemperatur på minst 490°C karakterisert ved at den består av 6-10$ atom-% bor, 14-17 atom-% silisium og 0,1-4,0 atom-% krom, ikke mere enn tilfeldige forurensninger, fortrinnsvis ikke overstigende 0,83 atom-%, samt jern ad 100 atom-%.
2. Legering ifølge krav 1, karakterisert ved at den inneholder fra 6 atom-% til mindre enn 10 atom-% bor.
3. Legering ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den inneholder mere enn 15 atom-% og opptil 17 atom-% silisium.
4. Legering ifølge krav 1, karakterisert ved at den inneholder fra 7 atom-% til mindre enn 10 atom-% bor.
5. Legering ifølge krav 1, karakterisert ved at den inneholder 0,5-3,0 atom-% krom.
6. Fremgangamåte ved fremstilling av en støpt strimmel av en amorf jernlegering med en bredde på minst 2,5 cm, en tykkelse mindre enn 0,076 mm, et Hertz kjernetap på mindre enn 0,359 W/kg, metningsmagnetisering 'B75H^ ^ minst 1,4 k.gauss, koersivkraft på mindre enn 0,045 Ørsted og minst singulær duktilitet, og en forbedret termisk stabilitet uttrykt som krystalliseringstemperatur på minst 490°C, karakteri sert vedå smelte en legering i det vesentlige bestående av 6-10 atom-% bor, 14-17 atom-% silisium, 0,1-4,0 atom-% krom, ikke mere enn tilfeldige forurensninger og Jern ad 100 atom-%, føre smeiten gjennom et spaltet munnstykke og ned på en støpeoverflate anordnet 0,64 mm fra munnstykket, kontinuerlig bevege støpeoverflaten forbi munn-stykketmed en hastighet i området 60-3.050 m/min., la smeiten 1 det minste delvis størkne på overflaten', og fjerne i det minste delvis størknet smelte i form av en strimmel fra støpeoverflaten.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det støpes en legering bestående av fra 6 atom-% og opptil mindre enn 10 atom-% bor fra mere enn 15 atom-% og opptil 17 atom-% silisium og 0,5-3,0 atom-% krom, ikke mere enn tilfeldige urenheter og jern ad 100 atom-%.
8. Anvendelse av en støpt strimmel av den amorfe legering fremstilt ifølge kravene 6 eller 7 som kjernemate-riale i elektromagnestlske anordninger.
NO830121A 1982-05-27 1983-01-14 Amorf jernlegering, eventuelt i form av en stoept strimmel, fremstilling og anvendelse derav. NO158581C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/382,823 US4450206A (en) 1982-05-27 1982-05-27 Amorphous metals and articles made thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO830121L NO830121L (no) 1983-11-28
NO158581B true NO158581B (no) 1988-06-27
NO158581C NO158581C (no) 1988-10-05

Family

ID=23510542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO830121A NO158581C (no) 1982-05-27 1983-01-14 Amorf jernlegering, eventuelt i form av en stoept strimmel, fremstilling og anvendelse derav.

Country Status (15)

Country Link
US (1) US4450206A (no)
EP (1) EP0095830B1 (no)
JP (1) JPS58210154A (no)
KR (1) KR870002021B1 (no)
AT (1) ATE21124T1 (no)
AU (1) AU553728B2 (no)
BR (1) BR8207586A (no)
CA (1) CA1223755A (no)
DE (1) DE3364853D1 (no)
ES (1) ES520111A0 (no)
MX (1) MX158174A (no)
NO (1) NO158581C (no)
PL (1) PL242231A1 (no)
RO (1) RO86182B (no)
YU (1) YU2383A (no)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60106949A (ja) * 1983-11-15 1985-06-12 Unitika Ltd 疲労特性と靭性に優れた非晶質鉄基合金
DE3442009A1 (de) * 1983-11-18 1985-06-05 Nippon Steel Corp., Tokio/Tokyo Amorphes legiertes band mit grosser dicke und verfahren zu dessen herstellung
AU576431B2 (en) * 1985-06-27 1988-08-25 Standard Oil Company, The Corrosion resistant amorphous ferrous alloys
JPH0834154B2 (ja) * 1986-11-06 1996-03-29 ソニー株式会社 軟磁性薄膜
CN1025931C (zh) * 1992-06-05 1994-09-14 冶金工业部钢铁研究总院 铁镍基高导磁非晶态合金
US5466304A (en) * 1994-11-22 1995-11-14 Kawasaki Steel Corporation Amorphous iron based alloy and method of manufacture
US6273967B1 (en) 1996-01-31 2001-08-14 Kawasaki Steel Corporation Low boron amorphous alloy and process for producing same
US7057489B2 (en) * 1997-08-21 2006-06-06 Metglas, Inc. Segmented transformer core
JP3929327B2 (ja) * 2002-03-01 2007-06-13 独立行政法人科学技術振興機構 軟磁性金属ガラス合金
CN102737802A (zh) * 2012-07-02 2012-10-17 浙江嘉康电子股份有限公司 线圈磁粉一体成型式电感及其制作方法
CN110010208B (zh) * 2019-04-22 2023-02-28 东北大学 V2O5-CaO-Cr2O3三元系相图的建立方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH461715A (fr) * 1966-07-06 1968-08-31 Battelle Development Corp Procédé de fabrication d'un produit continu à partir d'une matière en fusion
US3940293A (en) * 1972-12-20 1976-02-24 Allied Chemical Corporation Method of producing amorphous cutting blades
US3856513A (en) * 1972-12-26 1974-12-24 Allied Chem Novel amorphous metals and amorphous metal articles
GB1505841A (en) * 1974-01-12 1978-03-30 Watanabe H Iron-chromium amorphous alloys
US4052201A (en) * 1975-06-26 1977-10-04 Allied Chemical Corporation Amorphous alloys with improved resistance to embrittlement upon heat treatment
US4030892A (en) * 1976-03-02 1977-06-21 Allied Chemical Corporation Flexible electromagnetic shield comprising interlaced glassy alloy filaments
US4142571A (en) * 1976-10-22 1979-03-06 Allied Chemical Corporation Continuous casting method for metallic strips
US4188211A (en) * 1977-02-18 1980-02-12 Tdk Electronics Company, Limited Thermally stable amorphous magnetic alloy
JPS5949299B2 (ja) * 1977-09-12 1984-12-01 ソニー株式会社 非晶質磁性合金
US4225339A (en) * 1977-12-28 1980-09-30 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Amorphous alloy of high magnetic permeability
US4231816A (en) * 1977-12-30 1980-11-04 International Business Machines Corporation Amorphous metallic and nitrogen containing alloy films
US4236946A (en) * 1978-03-13 1980-12-02 International Business Machines Corporation Amorphous magnetic thin films with highly stable easy axis
US4217135A (en) * 1979-05-04 1980-08-12 General Electric Company Iron-boron-silicon ternary amorphous alloys
US4219355A (en) * 1979-05-25 1980-08-26 Allied Chemical Corporation Iron-metalloid amorphous alloys for electromagnetic devices
JPS56257A (en) * 1979-06-13 1981-01-06 Hitachi Ltd Amorphous alloy

Also Published As

Publication number Publication date
NO830121L (no) 1983-11-28
US4450206A (en) 1984-05-22
EP0095830B1 (en) 1986-07-30
AU553728B2 (en) 1986-07-24
YU2383A (en) 1986-02-28
EP0095830A2 (en) 1983-12-07
ES8500341A1 (es) 1984-10-16
NO158581C (no) 1988-10-05
BR8207586A (pt) 1984-04-17
ATE21124T1 (de) 1986-08-15
EP0095830A3 (en) 1984-07-04
RO86182A (ro) 1985-03-15
RO86182B (ro) 1985-04-02
JPH0317893B2 (no) 1991-03-11
KR870002021B1 (ko) 1987-11-30
ES520111A0 (es) 1984-10-16
CA1223755A (en) 1987-07-07
AU9186282A (en) 1983-12-01
DE3364853D1 (en) 1986-09-04
JPS58210154A (ja) 1983-12-07
PL242231A1 (en) 1984-02-13
KR840003295A (ko) 1984-08-20
MX158174A (es) 1989-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0058269B1 (en) Amorphous metal alloy strip and method of making such strip
Inoue et al. New bulk amorphous Fe–(Co, Ni)–M–B (M= Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W) alloys with good soft magnetic properties
WO2007032531A1 (ja) ナノ結晶磁性合金とその製造方法、合金薄帯、及び磁性部品
NO158581B (no) Amorf jernlegering, eventuelt i form av en stoept strimmel, fremstilling og anvendelse derav.
Inoue et al. Young's modulus of Fe-, Co-, Pd-and Pt-based amorphous wires produced by the in-rotating-water spinning method
US4300950A (en) Amorphous metal alloys and ribbons thereof
JP2008231534A5 (no)
US6077367A (en) Method of production glassy alloy
JP2550449B2 (ja) 磁束密度の大きなトランス鉄心用非晶質合金薄帯
JPS6362579B2 (no)
JP2001279387A (ja) 急冷凝固薄帯製造用の安価なFe基母合金
US5958153A (en) Fe-system amorphous metal alloy strip having enhanced AC magnetic properties and method for making the same
JPH03500668A (ja) コバルトを含有する鉄基非晶質磁性合金
JP5787499B2 (ja) 非晶質磁性合金、関連物品及び方法
US4501316A (en) Method of casting amorphous metals
JPS6119701B2 (no)
CN115896648A (zh) 一种铁基非晶合金带材及其制备方法
JPS5834162A (ja) 良好な耐磁気時効性を有する非晶質合金及びその薄帯の製造法
JPH06220592A (ja) 低鉄損・高磁束密度非晶質合金
JP2588450B2 (ja) 表面層の結晶化耐性を高めた非晶質合金薄帯およびその製造方法
JPS5928623B2 (ja) 強度、耐食性および磁気特性のすぐれた非晶質合金
JPH10324961A (ja) 軟磁気特性に優れた鉄基非晶質合金薄帯およびその製造方法
JPS5916947A (ja) 鉄心用非晶質合金薄帯の製造方法
EP0095831A2 (en) Amorphous metals and articles made thereof
JPH08283919A (ja) Fe基非晶質合金薄帯およびその製造方法