PL238094B1 - Stop żelaza - Google Patents
Stop żelaza Download PDFInfo
- Publication number
- PL238094B1 PL238094B1 PL432725(22)20200128A PL43272520A PL238094B1 PL 238094 B1 PL238094 B1 PL 238094B1 PL 43272520 A PL43272520 A PL 43272520A PL 238094 B1 PL238094 B1 PL 238094B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- alloy
- iron alloy
- alloys
- nanocrystalline
- materials
- Prior art date
Links
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002707 nanocrystalline material Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910000521 B alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008423 Si—B Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N iron silicon Chemical compound [Si].[Fe] XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000007709 nanocrystallization Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest stop żelaza charakteryzujący się tym, że ma następujący skład atomowy Fe65Co11B20Zr2Hf2, a dopuszczalna ilość zanieczyszczeń nie przekracza 0,09%.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest stop żelaza mający zastosowanie zwłaszcza w elektronice, elektrotechnice i energetyce.
We współczesnej technice znalazły zastosowanie materiały magnetycznie miękkie, których gama została rozszerzona dzięki opracowaniu m. in. stopów nanokrystalicznych. W przetwarzaniu energii elektrycznej bardzo istotną rolę spełniają elementy indukcyjne, których zasadniczą częścią są rdzenie z materiałów miękkich magnetycznie. Obok materiałów konwencjonalnych stosowane są materiały nowoczesne: stopy amorficzne i stopy nanokrystaliczne, przy czym struktura stopów nanokrystalicznych jest dwufazowa: równoosiowe kryształy, o przeciętnym rozmiarze nie przekraczającym 20 nm, są równomiernie rozmieszczone w osnowie amorficznej, zaś zawartość fazy krystalicznej wynosi ok. 60-70% obj. Własności tych materiałów są związane z ultra drobnoziarnistą strukturą i przypadkową orientacją krystalograficzną ziaren w przestrzeni. Istnieje graniczna wielkość ziarna, powyżej której pole koercji radykalnie rośnie, i wynosi ona ok. 40-60 nm, zależnie od składu stopu. Jest to wyraźna granica, poniżej której możemy mówić o materiale nanokrystalicznym, określona radykalną zmianą właściwości materiału, a nie - jak to często się przyjmuje - arbitralna wartość, np. 100 nm, nie związana z jakościową zmianą struktury lub właściwości. Technologia miękkich magnetycznie stopów żelaza i kobaltu jest dwustopniowa: pierwszym etapem jest odlanie amorficznego stopu w postaci taśmy, a w drugim etapie następuje częściowa krystalizacja stopu na skutek odpowiedniej obróbki cieplnej. Obecnie znane są trzy podstawowe typy stopów nanokrystalicznych: Fe-Nb-Cu-Si-B (FINEMET), Fe-Zr-Cu-B (NANOPERM) i Fe-Co-Zr-Cu-B (HITPERM). Dwie pierwsze grupy stopów można stosować w temperaturze nie przekraczającej 230°C, zaś stopy trzeciej grupy zachowują dobre właściwości magnetyczne w temperaturze do 550°C. Duża szybkość chłodzenia ze stanu ciekłego - konieczna do uzyskania struktury amorficznej - wymusza formę stopów: w zdecydowanej większości są to taśmy o grubości nie przekraczającej 40 gm. O właściwościach użytkowych stopów nanokrystalicznych decyduje ich skład chemiczny i struktura, zależna i od składu chemicznego i od obróbki cieplnej.
Znane są z praktyki przemysłowej różne związki i stopy cechujące się właściwościami takimi jak magnetyzacja nasycenia, temperatura Curie i wartość pola korelacji. Przykładowo, w wyniku opracowania stabilnego i niezawodnego procesu pro dukcji nanokrystalicznych materiałów ze znikomym efektem magnetostrykcji otrzymano jeden z najdoskonalszych nanokrystalicznych materiałów kompozytowych - Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7 - będący przedstawicielem klasy materiałów magnetycznie miękkich (znanych pod nazwą handlową VITROPERM). Materiał ten ma dwufazową strukturę składającą się ultra małych ziaren żelazo-krzemowych o średnicy 10-20 nm, osadzanych w końcowym etapie produkcji w fazie amorficznej. Dzięki temu anizotropia magnetokrystaliczna (tak określana jest w literaturze uzyskiwana struktura materiału) zanika w wyniku uśrednienia, podobnie jak nasycenie magnetostrykcji. W konsekwencji materiały te mogą osiągnąć najwyższą przepuszczalność przy najniższej koercji.
Z polskiego opisu patentowego nr PL154378B1 znany jest amorficzny stop magnetycznie miękki, na osnowie Fe, przeznaczony w szczególności na rdzenie magnetyczne pracujące w zmiennych polach magnetycznych o podwyższonej częstotliwości i polach impulsowych, zawierający wagowo 18-21% Co, 4-8% B i Si łącznie, oraz 0,05-1,0% Ta, zaś resztę składu stanowi Fe.
Innym, znanym z polskiego opisu patentowego PL131127B1 jest stop żelaza, boru i krzemu zawierający wagowo 77-80% żelaza, 12-16% krzemu, 5-10% boru oraz śladowe zanieczyszczenia, wytwarzany w postaci bardzo cienkich taśm.
Celem wynalazku jest otrzymanie masywnego, nanokrystalicznego szybkochłodzonego stopu żelaza, który charakteryzuje się niską wartością pola koercji, wysoką indukcją nasycenia i dobrą stabilnością temperaturową, przy czym sam stop jest możliwy do otrzymania w procesie jednoetapowym.
Istotą wynalazku jest stop żelaza charakteryzujący się tym, że ma następujący skład atomowy: Fe65ConB20Zr2Hf2, a dopuszczalna ilość zanieczyszczeń nie przekracza 0,09%.
Stop wytworzony został w procesie jednoetapowym, co oznacza, że nie poddano go dodatkowej obróbce umożliwiającej jego nanokrystalizację, zaś po operacji odlewania został schłodzony z prędkością około 102 K/s, co przy takiej prędkości powoduje znaczne odprężenie struktury i nadanie stopowi oczekiwanych właściwości. Materiał ze stopu Fe65ConB20Zr2Hf2 według wynalazku zawiera odpowiednio (w % atomowych): Fe - 65%, B - 20%, Zr - 2%, Co - 11% i Hf - 2%, przy dopuszczalnej ilości zanieczyszczeń maks. 0,09%.
PL 238 094 B1
Zaletą stopu według wynalazku jest przede wszystkim to, że w stosunku do materiałów amorficznych wytwarzanych w postaci cienkich taśm można z niego wytworzyć taśmy o grubości 0,5 mm i to w jednym etapie produkcyjnym, i przy zachowaniu niskiej wartości pola koercji, wysokiej indukcji nasycenia, i dobrej stabilności temperaturowej.
P r z y k ł a d
Stop żelaza ma następujący skład atomowy: Fe65ConB20Zr2Hf2, przy czym dopuszczalna ilość zanieczyszczeń nie przekracza 0,05%.
Z przygotowanych wcześniej polikrystalicznych wlewków wykonano porcje wsadowe do finalnego wytopu. Próbki nanokrystaliczne o kształtach płytek (0,5 mm grubość) wytworzono za pomocą układu, w którym wykorzystywana jest znana metoda wtłaczania ciekłego stopu do miedzianej formy chłodzonej wodą. Cały proces odlewania odbywał się w komorze próżniowej, przy czym ciekły stop został wtryśnięty z kwarcowego tygla do miedzianej formy, która odwzorowywała kształt wyrobu końcowego.
Właściwości fizyczne próbki w postaci płytki z tego stopu przedstawiają tabela 1 i fig. 1.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Stop żelaza, znamienny tym, że ma następujący skład atomowy: Fe65ConB20Zr2Hf2, a dopuszczalna ilość zanieczyszczeń nie przekracza 0,09%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL432725(22)20200128A PL238094B1 (pl) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Stop żelaza |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL432725(22)20200128A PL238094B1 (pl) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Stop żelaza |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL432725A1 PL432725A1 (pl) | 2020-09-07 |
| PL238094B1 true PL238094B1 (pl) | 2021-07-05 |
Family
ID=72291450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL432725(22)20200128A PL238094B1 (pl) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Stop żelaza |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL238094B1 (pl) |
-
2020
- 2020-01-28 PL PL432725(22)20200128A patent/PL238094B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL432725A1 (pl) | 2020-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Coey et al. | Magnetic nitrides | |
| CN113416904B (zh) | 一种高矫顽力铝镍钴磁体及其制备方法 | |
| US4008105A (en) | Magnetic materials | |
| JP5787499B2 (ja) | 非晶質磁性合金、関連物品及び方法 | |
| PL238094B1 (pl) | Stop żelaza | |
| JPS63272007A (ja) | 最大エネルギ−積の大きい超高保磁力永久磁石およびその製造方法 | |
| Clegg et al. | Processes occurring during the heat treatment of Alcomax | |
| PL236193B1 (pl) | Masywny nanokrystaliczny stop żelaza | |
| Kim et al. | Magnetic properties of very high permeability, low coercivity, and high electrical resistivity in Fe87Zr7B5Ag1 amorphous alloy | |
| Walter et al. | Crystallization of amorphous Fe75Si15B10 ribbon and powder | |
| JP2019019349A (ja) | 磁性粉末の製造方法、及び磁性粉末 | |
| Vijayanarayanan et al. | An experimental evaluation of quenched Fe-Ga alloys: structural magnetic and magnetostrictive properties | |
| JP2718261B2 (ja) | 磁性合金およびその製造方法 | |
| Saito | The origin of the coercivity in Co-Zr system alloys | |
| Sun et al. | Thermal stability and magnetic properties of Co–Fe–Hf–Ti–Mo–B bulk metallic glass | |
| Tsepelev et al. | Dilatometric analysis of the process of the nanocrystallization of Fe 72.5 Cu 1 Nb 2 Mo 1.5 Si 14 B 9 soft magnetic alloy | |
| Pietrusiewicz et al. | Microstructure and soft magnetic properties of Fe61Co10Y8Me1B20 (where Me= W, Zr or Nb) amorphous alloys | |
| Tsepelev et al. | Thermal stability of nanocrystalline soft magnetic alloys with different inhibitors | |
| CN110643910B (zh) | 一种软磁Fe基非晶合金及其制备方法 | |
| Tamoria et al. | Magnetism, structure and the effects of thermal aging on (Fe/sub 1-x/Mn/sub x/)/sub 73.5/Si/sub 13.5/B/sub 9/Nb/sub 3/Cu/sub 1/alloys | |
| RU2791679C1 (ru) | Аморфный магнитный сплав на основе системы железо-кремний | |
| Pietrusiewicz et al. | Influence of Annealing on the Microstructure and Magnetic Properties in Amorphous Alloys | |
| PL241355B1 (pl) | Amorficzny magnetycznie miękki stop żelaza | |
| PL238095B1 (pl) | Nanokrystaliczny stop żelaza | |
| JPH01168844A (ja) | 永久磁石材料 |