PL241356B1 - Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza - Google Patents
Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza Download PDFInfo
- Publication number
- PL241356B1 PL241356B1 PL439400A PL43940021A PL241356B1 PL 241356 B1 PL241356 B1 PL 241356B1 PL 439400 A PL439400 A PL 439400A PL 43940021 A PL43940021 A PL 43940021A PL 241356 B1 PL241356 B1 PL 241356B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- alloy
- iron alloy
- nanocrystalline
- soft magnetic
- amorphous
- Prior art date
Links
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000521 B alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000005417 remagnetization Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza, który charakteryzuje się tym, że ma skład Fe70Y5Nb4Mo1B20, i występują w nim fazy krystaliczne B8Fe3Nb7 oraz Fe3Nb oraz nieuniknione zanieczyszczenia w ilości nie większej niż 0,09%.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza otrzymany w dwuetapowym procesie wytwarzania mający zastosowanie zwłaszcza w elektronice, elektrotechnice i energetyce.
Stopy nanokrystaliczne mogą charakteryzować się lepszymi właściwościami magnetycznymi niż ich amorficzni prekursorzy. Równomierne rozmieszczenie ziaren krystalicznych o nanometrycznych rozmiarach w matrycy amorficznej ułatwia proces przemagnesowania. Dlatego też materiały te znajdują zastosowania w przemyśle elektronicznym i energetycznym między innymi jako transformatory impulsowe czy cewki dławikowe.
Nanokrystaliczne stopy na osnowie Fe produkowane są zazwyczaj w dwuetapowym procesie. Pierwszym etapem jest wytworzenie amorficznego prekursora, zazwyczaj metodami szybkiego chłodzenia. Drugim etapem jest przeprowadzenie odpowiednio zaprojektowanej obróbki termicznej amorficznego stopu. Proces obróbki termicznej stopów amorficznych na osnowie Fe-B jest trudny ze względu na możliwość krystalizacji niepożądanych borków żelaza. Obecność tych związków może wpływać na podniesienie wartości pola koercji co negatywnie wpływa na ich zdolności aplikacyjne. Dlatego też, ważny jest odpowiedni dobór składu chemicznego stopu oraz temperatura jego obróbki termicznej.
Zazwyczaj stopy nanokrystaliczne otrzymuje się w wyniku wygrzewania tak zwanych taśm amorficznych, których grubość nie przekracza kilkudziesięciu μm. Graniczna grubość tych materiałów ogranicza ich zdolności aplikacyjne.
Z polskiego opisu patentowego nr 154378 znany jest amorficzny stop metali, magnetycznie miękki, przeznaczony w szczególności na rdzenie magnetyczne pracujące w zmiennych polach magnetycznych o podwyższonej częstotliwości i polach impulsowych będący na osnowie Fe i zawierający wagowo 18-21% Co, 4-8% B i Si łącznie oraz 0,05-1,0% Ta, a resztę składu stanowi Fe.
Innym znanym z polskiego opisu patentowego nr 131127 jest metalowy stop żelaza, boru i krzemu zawierający wagowo: (77%^80%) żelaza, (12%^16%) krzemu, (5%^10%) boru oraz ślady zanieczyszczeń wytwarzany w postaci bardzo cienkich taśm.
Celem wynalazku jest otrzymanie w dwuetapowym procesie masywnego nanokrystalicznego stopu na bazie żelaza, którego właściwości będą charakteryzowały się wartością pola koercji poniżej 30 A/m oraz indukcją nasycenia powyżej 0,9 T.
Istotą wynalazku jest nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza charakteryzujący się tym, że ma skład Fe?0Y5Nb4Mo1B20, ziarna faz krystalicznych BsFesNb? oraz FesNb oraz nieuniknione zanieczyszczenia. Nieuniknione zanieczyszczenia są w ilości nie większej 0,09%.
Nanokrystaliczny stop na bazie żelaza został wytworzony w dwuetapowym procesie. W pierwszym etapie wytworzono stop amorficzny przy użyciu metody wtłaczania ciekłego stopu do miedzianej formy. W drugim etapie przeprowadzono obróbkę termiczną amorficznego stopu - wygrzewanie w próżni w czasie 10 minut w temperaturze 684°C. Materiał ze stopu Fe?0Y5Nb4Mo1B20 według wynalazku zawiera odpowiednio (atomowo): Fe - 70%; B - 20%; Mo - 1%; Y - 5%, Nb - 4% przy dopuszczalnym zanieczyszczeniu max 0,09%.
Zaletą proponowanego stopu według wynalazku w stosunku do wytwarzanych taśm nanokrystalicznych jest to, że magnetycznie miękki stop nanokrystaliczny o składzie chemicznym Fe?0Y5Nb4Mo1B20 charakteryzuje się grubością 0,5 mm. W porównaniu do stopów amorficznych o podobnym składzie chemicznym, zaletą proponowanego stopu jest wyższa wartość magnetyzacji nasycenia.
P r z y k ł a d. Stop w przykładzie wykonania ma skład: Fe - 70%; B - 20%; Mo - 1%; Y - 5%, Nb - 4% przy zanieczyszczeniu 0,05%.
Polikrystaliczny wlewek stopu Fe?0Y5Nb4Mo1B20 wytworzono w piecu łukowym w atmosferze ochronnej argonu. W celu zapewnienia wysokiej czystości atmosfery, komorę roboczą odpompowano przy użyciu pompy obrotowej oraz pompy dyfuzyjnej. Wsad topiono nietopliwą elektrodą wolframową na miedzianej płycie chłodzonej wodą. Wlewek oczyszczono z zewnętrznych zanieczyszczeń i podzielono na mniejsze kawałki.
Wsad umieszczono w kwarcowym tyglu i topiono przy użyciu prądów wirowych. Ciekły stop wtłaczano do miedzianej formy. Wytworzono stop amorficzny w kształcie pręta o średnicy 0,5 mm i długości 20 mm. Amorficzny stop wygrzano w piecu oporowym w próżni w temperaturze 684°C i czasie 10 minut. Próbkę schłodzono w piecu.
Strukturę stopu Fe?0Y5Nb4Mo1B20 badano przy użyciu dyfraktometru rentgenowskiego wyposażonego w lampę CuK. Na rysunku zamieszczono zarejestrowany dyfraktogram.
PL 241 356 Β1
theta [deg]
Na dyfraktogramie widać szerokie rozmyte maksimum w zakresie 40°-50° kąta dwa theta świadczące o obecności matrycy amorficznej. Ponadto widoczne są wąskie piki o nieznacznej intensywności. Związane są one z obecnością faz krystalicznych BsFesNb? oraz FesNb. Wartość pola koercji i magnetyzacji nasycenia określono na podstawie zmierzonej pętli histerezy magnetycznej zamieszczonej na rysunku.
μ„Η [T]
Pętle zmierzono przy użyciu magnetometru wibracyjnego Lakę Shore VSM w zakresie natężenia zewnętrznego pola magnetycznego do 2 T. Pętla ma kształt typowy jak dla materiałów magnetycznie miękkich. Stop nanokrystaliczny charakteryzuje się wartością pola koercji Hc= 35 A/m oraz magnetyzacją nasycenia Ms= 0,95 T.
W porównaniu do dotychczas istniejących stopów stop według wynalazku charakteryzuje się strukturą nanokrystaliczną z obecnością ziaren faz BsFesNb? oraz FesNb otrzymaną w jednoetapowym procesie produkcji.
Claims (1)
1. Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza, znamienny tym, że ma skład Fe7oYsNb4MoiB2o, występują w nim fazy krystaliczne BsFesNb? oraz FesNb oraz nieuniknione zanieczyszczenia w ilości nie większej niż 0,09%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL439400A PL241356B1 (pl) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL439400A PL241356B1 (pl) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL439400A1 PL439400A1 (pl) | 2022-04-04 |
| PL241356B1 true PL241356B1 (pl) | 2022-09-19 |
Family
ID=80952868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL439400A PL241356B1 (pl) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL241356B1 (pl) |
-
2021
- 2021-11-02 PL PL439400A patent/PL241356B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL439400A1 (pl) | 2022-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111850431B (zh) | 一种含亚纳米尺度有序团簇的铁基非晶合金、制备方法及其纳米晶合金衍生物 | |
| CN111057970B (zh) | 一种高磁导率的非晶纳米晶合金的制备方法 | |
| CN104934179B (zh) | 强非晶形成能力的铁基纳米晶软磁合金及其制备方法 | |
| Rehman et al. | Microstructure and magnetic properties of alnico permanent magnetic alloys with Zr-B additives | |
| CN107210108A (zh) | 基于纳米晶磁性合金的磁芯 | |
| CN105845307B (zh) | 由中合金钢成分开发形成的铁基非晶态软磁合金及其应用 | |
| CN112002513A (zh) | 一种抑制Fe基纳米晶软磁合金非晶前驱体表面晶化的方法 | |
| CN110387500A (zh) | 一种高磁感高频铁基纳米晶软磁合金及其制备方法 | |
| Nabiałek et al. | The effect of the cobalt-content on the magnetic properties of iron-based amorphous alloys | |
| JP2018103211A (ja) | 希土類−遷移金属系強磁性合金の製造方法および希土類−遷移金属系強磁性合金 | |
| CN107177805A (zh) | 一种生产工艺性良好的铁基亚纳米合金及其制备方法 | |
| WO2022183909A1 (zh) | 一种铁基非晶纳米晶合金及其制备方法 | |
| Rehman et al. | Improved microstructure and magnetic properties of Alnico 8 Alloys by B-doping | |
| Lucas et al. | Nanocrystalline Hf and Ta containing FeCo based alloys for high frequency applications | |
| Gruszka et al. | Effect of heat treatment on the shape of the hyperfine field induction distributions and magnetic properties of amorphous soft magnetic Fe62Co10Y8B20 alloy | |
| PL241356B1 (pl) | Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza | |
| US11858820B2 (en) | Mn4C manganese carbide magnetic substance and manufacturing method therefor | |
| CN111101076A (zh) | 一种铁基纳米晶软磁合金 | |
| Shahi et al. | High Entropy Alloys: A Potentially Viable Magnetic Material | |
| CN113337692B (zh) | 一种提高Fe基纳米晶软磁合金高频磁导率的方法 | |
| PL241355B1 (pl) | Amorficzny magnetycznie miękki stop żelaza | |
| RU2703319C1 (ru) | Магнитомягкий нанокристаллический материал на основе железа | |
| Filipecka et al. | Magnetic Properties and Phase Constitution of the Nanocrystalline Fe₆₅Pr₉B₁₈W₈ Alloy Ribbons | |
| Palanisamy et al. | Exploring the pathways for enhancing the hard magnetic properties of binary Al-55at.% Mn Heusler alloy through mechanical alloying | |
| PL248673B1 (pl) | Nanokrystaliczny stop żelaza |