RU2107110C1 - Магнитострикционный сплав на основе железа - Google Patents

Магнитострикционный сплав на основе железа Download PDF

Info

Publication number
RU2107110C1
RU2107110C1 RU94039255A RU94039255A RU2107110C1 RU 2107110 C1 RU2107110 C1 RU 2107110C1 RU 94039255 A RU94039255 A RU 94039255A RU 94039255 A RU94039255 A RU 94039255A RU 2107110 C1 RU2107110 C1 RU 2107110C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
alloy
iron
magnetostrictive
silicon
Prior art date
Application number
RU94039255A
Other languages
English (en)
Other versions
RU94039255A (ru
Inventor
И.Г. Ястребов
В.В. Соснин
Original Assignee
Институт прецизионных сплавов "ЦНИИчермет"
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 Институт прецизионных сплавов "ЦНИИчермет" filed Critical Институт прецизионных сплавов "ЦНИИчермет"
Priority to RU94039255A priority Critical patent/RU2107110C1/ru
Publication of RU94039255A publication Critical patent/RU94039255A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2107110C1 publication Critical patent/RU2107110C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Изобретение относится к металлургии, а именно к созданию магнитострикционного сплава на основе железа. Предложенный магнитострикционный сплав на основе железа, содержит следующие компоненты, мас.%: углерод 0,04 - 0,1; фосфор 0,02 - 0,2; сера 0,05 - 0,5; алюминий 7 - 14; по крайней мере один элемент из группы германий 0,1 - 0,5; кремний 0,1 - 0,5; железо - остальное. Технический эффект от использования предложенного сплава состоит в стабильном получении высоких значений магнитострикции насыщения ( λs ≥ 65 - 90 • 10-6) путем создания текстурованной ленты толщиной 0,15 - 0,40 мм с 90o доменной структурой, образуемой за счет направленных напряжений, возникающих при выделении карбидов алюминия. Необходимая технологическая пластичность ( δ 3 - 5%) у магнитострикционных лент с 9 - 14 мас.% алюминия обеспечивается путем скоростной закалки расплава на металлической поверхности при скорости охлаждения 104 - 105oС/с. Из полученной ленты изготовлены магнитострикционные преобразователи для ультразвуковой техники с резонансной частотой 21 и 26 кГц, способные успешно конкурировать с аналогичными преобразователями из пермендюра (сплав 49К2Ф). 2 табл.

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к магнитно-мягким магнитострикционным сплавам на основе системы железо-алюминий, предназначенным для сердечников магнитострикционных преобразователей, используемых в ультразвуковой и электровибрационной технике.
Известен сплав на основе железа следующего химического состава, (патент США 3971687, кл. 148-111, 1976):
Алюминий - 0,3 - 2,4
Углерод - 0,1
Марганец - 0,15 - 0,35
Медь - Не более 0,25
Сера - Не более 0,5
Фосфор - Не более 0,2
Кремний - Не более 2,0
Железо - Остальное
Этот сплав имеет малую магнитострикцию насыщения.
Наиболее близким по техническому решению является сплав на основе железа, имеющий состав.
Алюминий - 2 - 10
Железо - Остальное [1]
Недостатком этого сплава является низкая магнитострикция насыщения (λs ≈ 40•10-6).
Целью изобретения является повышение магнитострикции в ленте при одновременном пластичности.
Данная цель достигается путем легирования сплава на основе железа, содержащего алюминий, дополнительно фосфором, германием и/или кремнием, серой и углеродом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюминий - 7 - 14
Фосфор - 0,02 - 0,2
Сера - 0,05 - 0,5
Углерод - 0,04 - 0,1
По крайней мере, один элемент из группы германий и кремний - 0,1 - 0,5
Железо - Остальное
Повышение содержания алюминия в сплаве до 14% позволяет стабильно получать высокие значения магнитострикции насыщения за счет более высоких констант магноитострикции. Кроме того, такой сплав имеет повышенное удельное электросопротивление (1,2 - 1,3 мкОм•м), что делает его использование эффективным при высоких частотах перемагничивания.
Увеличение содержания алюминия более 14% приводит к снижению магнитострикции насыщения как в силу снижения констант магнитострикции, так и в силу уменьшения способности сплава к вторичной рекристаллизации, вызванного увеличением содержания неметаллических включений Al2O3.
Уменьшение содержания алюминия менее 7% снижает способность сплава к вторичной рекристаллизации, ввиду уменьшения количества фазы ингибитора константы магнитострикции резко снижаются, и магнитострикция насыщения уменьшается. Кроме того, снижение алюминия менее 7% приводит к значительному снижению электросопротивления, что делает невозможным использование такого сплава при высоких частотах перемагничивания.
Введение фосфора или наличия других элементов позволяет контролировать размер зерна в готовой ленте, повысить уровень и воспроизводимость магнитострикционных и магнитных свойств за счет создания однородной структуры, снизить требования к атмосфере высокотемпературного отжига.
Так, если содержание фосфора менее 0,02 мас.% не оказывает заметного влияния на степень текстурированности сплава при отжиге в вакууме с остаточным давлением ниже 10-4 мм рт. ст. или водороде с точкой росы менее минус 60oC, то содержание фосфора 0,02 - 2% позволяет проводить термообработку в вакууме 10-3 - 10-4 мм рт. ст. или водороде с точкой росы минус 50 минус 60oC.
Содержание фосфора выше 0.2 мас.% препятствует процессу роста зерен с ориентировкой (110) [001], в результате величина магнитострикции насыщения снижается.
Введение германия и/или кремния благоприятно влияет на процесс образования текстуры (110) [001] и в конечном итоге на величину магнитострикции. Это связано с большой диффузионной подвижностью этих элементов, проявляющейся при нагреве и отжиге. Границы зерен обогащаются этими элементами, канавки термического травления "залечиваются" при термообработке парами германия и/или кремния и зерна с ориентировкой (110) [001] получают преимущество в росте.
Повышение содержания германия и/или кремния более 0,5% не желательно, так как оно вызывает увеличение количества неметаллических включений, образующихся в виде окислов германия и/или кремния и препятствующих росту зерен с ориентировкой (110) [001]
Уменьшение содержания германия и/или кремния ниже 0,1% не оказывает заметного влияния на возникновение текстуры (110) [001]. Такое количество германия и/или кремния не образует достаточной концентрации паров этих элементов и не способствует увеличению магнитострикции.
Введение в сплав серы в количестве 0,05 - 0,5 мас.% позволяет повысить способность сплава к вторичной рекристаллизации за счет формирования ингибиторной фазы на основе сульфидов алюминия, что и позволяет получить совершенную текстуру (110) [001], обеспечивающую при намагничивании наличие 180o доменов. Кроме того, наличие серы в расплавленном металле повышает его жидкотекучесть (снижает вязкость), что позволяет получать при скоростной закалке расплава на металлической поверхности ленту толщиной 0,15 - 0,30 мм за счет снижения температуры выпуска расплава.
Содержание в сплаве серы более 0,5% не желательно, так как потребует для ее удаления длительной термической обработки при 1150 - 1200oC, что приведет к большой разнозернистости, к подавлению текстуры (110) [001] и к снижению магнитострикции насыщения.
Наличие серы менее 0,05% заметно не влияет на процесс текстурообразования и не вызывает увеличения магнитострикции, так как такое количество серы не образует достаточное количество фазы ингибитора.
Для создания благоприятной для повышения магнитострикции магнитной текстуры, содержащей значительное количество 90o доменов, в сплаве должно находится 0,04 - 0,1% по массе углерода. Желательно, чтобы он был в виде игольчатых карбидов алюминия, направленных вдоль осей <001>. Такие карбиды формируются при специальном режиме термической обработки и образуют 90o домены за счет перестройки 180o доменов, соответствующих кристаллографической текстуре (11-) [001].
Содержание углерода менее 0,04% не оказывает заметного влияния на повышение магнитострикции насыщения, так как количество образующих карбидов недостаточно для перестройки 180o доменов в 90o.
При содержании углеродов более 0,1% значительно ухудшаются магнитные свойства, сильно возрастают напряжения, вызванные выделениями карбидов алюминия, и в итоге магнитострикция уменьшается.
Примеры исполнения.
Сплавы заявленного состава выплавлялись в 50 килограммовых вакуумно-индукционных печах с использованием магнезитовых тиглей. В качестве шихты были взяты железо 0088ЖР, алюминий чистоты 99,99%, германий и/или кремний зонного переплава чистоты 99,9999, феррофосфор с 15% фосфора, химически чистый графит, сера ЧДА.
Выплавленный металл разливали в печи вакуумом на слитки, которые использовались в качестве заготовок для дальнейшего передела на ленту. В зависимости от содержания алюминия использовались два различных способа технологического передела.
При алюминии 7 - 8 мас.% для получения магнитострикционной ленты толщиной 0,25 - 0,40 мм применяли традиционный технологический передел, включающий ковку выплавленных слитков на сутунку, горячую прокатку, травление, нормализационный отжиг, холодную прокатку и высокотемпературный отжиг при 1150 - 1200oC в вакууме или водороде.
При содержании в сплаве 9 - 14% алюминия он обладает повышенной хрупкостью и для ее устранения при получении ленты толщиной 0,14 - 0,28 мм использовался способ скоростной закалки расплава на металлической поверхности с последующей холодной прокаткой и высокотемпературным отжигом ленты при 1100 - 1150oC.
В обоих случаях и для сплавов с 7 - 8% алюминия и для сплавов с 9 - 14% алюминия получали текстурованную ленту с большим объемом 90o доменов и высокой магнитострикцией насыщения.
В табл. 1 приведен химический состав сплавов, используемых для получения магнитострикционной ленты.
Значение магнитострикции в ленте толщиной 0,2 мм сплавов, имеющих состав в соответствии с табл. 1, приведены в табл. 2. В ней же приведены значения относительного удлинения, определенные в соответствии с ГОСТ 11701-70.
Этот результат достигается благодаря высокому совершенству текстуры (110) [001], которая занимала 90 - 95% рекристаллизованной ленты.
Магнитострикция насыщения измерялась фотометрическим методом на образцах 0,2•30•280 мм Ястребов И. Г. , Бабичев Л.П. и др. Методы измерения магнитострикции магнитномягких сплавов, "Измерительная техника", 1987, N 8, с. 54 - 56).
Как видно из полученных данных, магнитострикционный сплав предлагаемого состава имеет высокие и стабильные значения магнитострикции насыщения при сохранении достаточной для изготовления изделий пластичности.
В результате реакции предложенного сплава была получена технологичная магнитострикционная лента толщиной 0,14 - 0,40 мм, которая хорошо штамповалась, резалась, свертывалась в рулон и т.д. Из ленты толщиной 0,17 мм было изготовлено несколько магнитострикционных преобразователей. Проведенные испытания показали, что они могут успешно конкурировать с аналогичными преобразователями из никеля и пермендюра (сплав 49К2Ф) как по стоимости, так и по ваттным потерям и амплитуде резонансных колебаний.

Claims (1)

  1. Магнитострикционный сплав на основе железа, содержащий алюминий, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углерод, фосфор, серу, по крайней мере один элемент из группы германий и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    Углерод - 0,04 - 0,1
    Алюминий - 7 - 14
    Фосфор - 0,02 - 0,2
    Сера - 0,05 - 0,5
    по крайней мере один элемент из группы
    Германий - 0,1 - 0,5
    Кремний - 0,1 - 0,5
    Железо - Остальное
RU94039255A 1994-10-18 1994-10-18 Магнитострикционный сплав на основе железа RU2107110C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94039255A RU2107110C1 (ru) 1994-10-18 1994-10-18 Магнитострикционный сплав на основе железа

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94039255A RU2107110C1 (ru) 1994-10-18 1994-10-18 Магнитострикционный сплав на основе железа

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94039255A RU94039255A (ru) 1996-09-10
RU2107110C1 true RU2107110C1 (ru) 1998-03-20

Family

ID=20161892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94039255A RU2107110C1 (ru) 1994-10-18 1994-10-18 Магнитострикционный сплав на основе железа

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2107110C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104004961A (zh) * 2014-06-12 2014-08-27 重庆材料研究院有限公司 一种FeAl磁致伸缩合金材料及制备方法
CN104018061A (zh) * 2014-06-12 2014-09-03 重庆材料研究院有限公司 易加工、大磁致伸缩FeAl合金带材及制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104004961A (zh) * 2014-06-12 2014-08-27 重庆材料研究院有限公司 一种FeAl磁致伸缩合金材料及制备方法
CN104018061A (zh) * 2014-06-12 2014-09-03 重庆材料研究院有限公司 易加工、大磁致伸缩FeAl合金带材及制备方法
CN104004961B (zh) * 2014-06-12 2016-02-03 重庆材料研究院有限公司 一种FeAl磁致伸缩合金材料及制备方法
CN104018061B (zh) * 2014-06-12 2016-03-09 重庆材料研究院有限公司 易加工、大磁致伸缩FeAl合金带材及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
RU94039255A (ru) 1996-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6478004B1 (ja) 無方向性電磁鋼板
RU2590405C2 (ru) Нетекстурированная кремнистая сталь и способ ее изготовления
US4929286A (en) Method for producing a grain-oriented electrical steel sheet
CN103361544B (zh) 无取向硅钢及其制造方法
US4579608A (en) Grain-oriented silicon steel sheets having a very low iron loss and methods for producing the same
WO2013095006A1 (ko) 생산성 및 자기적 성질이 우수한 고규소 강판 및 그 제조방법
CN103849810A (zh) 无取向硅钢及其制造方法
US4898627A (en) Ultra-rapid annealing of nonoriented electrical steel
EP0084569B1 (en) Process for manufacturing isotropic electromagnetic steel plate having excellent magnetic characteristics
US4851056A (en) Process for producing a semi-processed non-oriented electrical steel sheet having a low watt loss and a high magnetic flux density
CN109609844B (zh) 一种添加重稀土钇元素改善高硅钢板坯温变形塑性的方法
JPH10226856A (ja) 金属ガラス合金の製造方法
CN106906431A (zh) 一种铁基非晶合金及其制备方法
CN112760565B (zh) 一种蜂鸣器用Fe-Ni-Mo合金及其制备方法
JPS6154844B2 (ru)
RU2107110C1 (ru) Магнитострикционный сплав на основе железа
JPS62256917A (ja) 回転機用高抗張力無方向性電磁鋼板およびその製造方法
CN114277308B (zh) 一种高磁感取向硅钢及其制造方法
JP4240736B2 (ja) 鉄損が低くかつ磁束密度が高い無方向性電磁鋼板およびその製造方法
JPH0254416B2 (ru)
CN1107734C (zh) 具有高磁导率的非取向电磁钢板及其制造方法
JPH09291351A (ja) 加工性に優れた高珪素鋼板およびその製造方法
JPS5834531B2 (ja) 磁気特性の優れた無方向性珪素鋼板の製造方法
EP0407608B1 (en) Nickel-iron base magnetic alloy having high permeability
RU2223338C1 (ru) Способ производства изотропной электротехнической стали