RU2334589C2 - Method of fabrication of magnets out of powder material on base of iron-chromium-cobalt system - Google Patents

Method of fabrication of magnets out of powder material on base of iron-chromium-cobalt system Download PDF

Info

Publication number
RU2334589C2
RU2334589C2 RU2006136074/02A RU2006136074A RU2334589C2 RU 2334589 C2 RU2334589 C2 RU 2334589C2 RU 2006136074/02 A RU2006136074/02 A RU 2006136074/02A RU 2006136074 A RU2006136074 A RU 2006136074A RU 2334589 C2 RU2334589 C2 RU 2334589C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chromium
iron
cobalt
ferrosilicon
molybdenum
Prior art date
Application number
RU2006136074/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006136074A (en
Inventor
Александр Аронович Шацов (RU)
Александр Аронович Шацов
Original Assignee
ООО "Прецизионные сплавы"
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 ООО "Прецизионные сплавы" filed Critical ООО "Прецизионные сплавы"
Priority to RU2006136074/02A priority Critical patent/RU2334589C2/en
Publication of RU2006136074A publication Critical patent/RU2006136074A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2334589C2 publication Critical patent/RU2334589C2/en

Links

Landscapes

  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method includes preparation of charge containing powders of iron, chromium, cobalt, ferrosilicon and ferromolybdenum or molybdenum, pressing of prepared charge, sintering, thermo treatment and thermo magnetic treatment. At that the total concentration of ferrosilicon and ferromolybdenum or molybdenum is 0.5-5 mass %.
EFFECT: upgraded density, magnetic properties and reliability of produced magnets.
1 tbl, 1 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления конструкционных деталей, от которых требуется сочетание высоких механических и магнитных свойств, например магнитных колец гироскопов. Оно найдет применение в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности.The invention relates to powder metallurgy and can be used for the manufacture of structural parts, which require a combination of high mechanical and magnetic properties, for example, magnetic rings of gyroscopes. It will find application in engineering, instrument-making and other industries.

Известны способы получения изделий из материалов системы железо-хром-кобальт, включающие традиционные операции порошковой металлургии, термическую и термомагнитную обработки. Для повышения плотности и улучшения магнитных характеристик в поликомпонентную шихту дополнительно вводят порошки сплавов системы железо-хром или железо-хром-кобальт (Патент США №4601876, 1986 г.). Эти добавки активируют спекание, но их содержание может достигать 60%, что отрицательно влияет на технологические свойства, прежде всего на прессуемость, а отсутствие компонентов, применяемых в металлургии для связывания примесей, ухудшает магнитные свойства. Кроме того, необходимо специально выплавлять сплавы с высоким содержанием хрома или хрома и кобальта, а затем их размалывать для введения в шихту, что усложняет производство.Known methods for producing products from materials of the iron-chromium-cobalt system, including the traditional operations of powder metallurgy, thermal and thermomagnetic processing. To increase the density and improve magnetic characteristics, powders of alloys of the iron-chromium or iron-chromium-cobalt system are additionally introduced into the multicomponent charge (US Patent No. 4601876, 1986). These additives activate sintering, but their content can reach 60%, which negatively affects technological properties, primarily compressibility, and the absence of components used in metallurgy for binding impurities worsens magnetic properties. In addition, it is necessary to specifically melt alloys with a high content of chromium or chromium and cobalt, and then grind them for introduction into the charge, which complicates the production.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления изделий из порошковых материалов системы железо-хром-кобальт, включающий приготовление шихты из порошков хрома, железа, кобальта и порошков ферросплавов титана, ванадия и кремния в количестве 0,7-2,0%, прессование шихты, спекание, термическую и термомагнитную обработку (Патент РФ №2038918, 1995 г., бюл. №19). Данный способ обеспечивает спекание в присутствии жидкой фазы и связывание вредных примесей. Однако даже небольшие добавки ванадия или титана к сплавам с высокой концентрацией хрома и кобальта, а это лучшие по магнитным свойствам сплавы данной системы, приводит к образованию хрупких фаз (фиг.1а), располагающихся по границам зерен и резко понижающих характеристики вязкости. Кроме того, возможно дальнейшее повышение плотности, а следовательно, и магнитных свойств сплавов на основе данной системы.The closest technical solution is a method of manufacturing products from powder materials of the iron-chromium-cobalt system, including the preparation of a mixture of powders of chromium, iron, cobalt and powders of ferroalloys of titanium, vanadium and silicon in an amount of 0.7-2.0%, pressing the mixture, sintering, thermal and thermomagnetic processing (RF Patent No. 2038918, 1995, bull. No. 19). This method provides sintering in the presence of a liquid phase and the binding of harmful impurities. However, even small additions of vanadium or titanium to alloys with a high concentration of chromium and cobalt, and these are the best magnetic alloys of this system, leads to the formation of brittle phases (Fig. 1a) located along grain boundaries and sharply lowering the viscosity characteristics. In addition, a further increase in the density, and hence the magnetic properties of alloys based on this system is possible.

Целью предлагаемого способа получение высокоплотных порошковых магнитов на основе системы железо-хром-кобальт с повышенными плотностью, характеристиками надежности и магнитных свойств.The aim of the proposed method is the production of high-density powder magnets based on the iron-chromium-cobalt system with increased density, reliability characteristics and magnetic properties.

Поставленную цель достигали тем, что для повышения плотности в состав шихты вводили феррокремний и молибден (возможно введение ферромолибдена). Молибден наряду с железом и кремнием входит в состав многокомпонентных эвтектик и понижает температуру их плавления, что увеличивает количество жидкой фазы и температурные интервалы ее существования (Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. Справочн. изд. / Банных О.А. и др. М.: Металлургия, 1986, 440 с.). Жидкая фаза активировала спекание и обеспечивала получение высокоплотного состояния, кроме того, кремний позволял связать сопутствующие примеси. Легирование лучших по магнитным свойствам сплавов системы железо-хром-кобальт с высокой концентрацией хрома и кобальта относительно небольшим количеством феррокремния и молибдена (ферромолибдена) исключает после термической и термомагнитной обработок выделение хрупких фаз по границам зерен (фиг.1б).This goal was achieved by the fact that, to increase the density, ferrosilicon and molybdenum were introduced into the mixture (ferromolybdenum can be introduced). Molybdenum, along with iron and silicon, is a part of multicomponent eutectics and lowers their melting temperature, which increases the amount of the liquid phase and the temperature intervals of its existence (state diagrams of binary and multicomponent systems based on iron. Reference ed. / Bannykh O.A. et al M.: Metallurgy, 1986, 440 p.). The liquid phase activated sintering and provided a high-density state; in addition, silicon made it possible to bind related impurities. Alloying the best in magnetic properties alloys of the iron-chromium-cobalt system with a high concentration of chromium and cobalt with a relatively small amount of ferrosilicon and molybdenum (ferromolybdenum) eliminates the isolation of brittle phases along the grain boundaries after thermal and thermomagnetic treatments (Fig.1b).

Из сравнения с известным способом изготовления изделий из порошковых материалов системы железо-хром-кобальт ясно, что заявляемый метод позволяет получать детали иным способом, поскольку для активации спекания применяют молибден или ферромолибден и феррокремний. Предлагаемый способ позволяет получать детали с более высокой плотностью, чем способ-прототип, он исключает появление хрупких фаз по границам зерен, в результате возрастают важнейшие показатели работоспособности. Т.о., предлагаемый способ существенно отличается от известных, включая способ-прототип. Кроме того, он позволяет улучшить плотность, надежность и магнитные свойства.From comparison with the known method of manufacturing products from powder materials of the iron-chromium-cobalt system, it is clear that the claimed method allows to obtain parts in a different way, since molybdenum or ferromolybdenum and ferrosilicon are used to activate sintering. The proposed method allows to obtain parts with a higher density than the prototype method, it eliminates the appearance of brittle phases along grain boundaries, as a result, the most important performance indicators increase. Thus, the proposed method is significantly different from the known, including the prototype method. In addition, it can improve the density, reliability and magnetic properties.

Предлагаемый способ включает подготовку шихты заданного состава, изготовление прессовок, спекание, совмещенное с гомогенизацией, термическую и термомагнитную обработки. После термической обработки (перед термомагнитной) возможно проведение калибровки.The proposed method includes the preparation of a mixture of a given composition, the manufacture of compacts, sintering, combined with homogenization, thermal and thermomagnetic processing. After heat treatment (before thermomagnetic) calibration is possible.

Пример 1. Образцы были изготовлены по следующей технологии:Example 1. Samples were made using the following technology:

- шихту, содержащую 31% порошка хрома, 23% порошка кобальта, 1% феррокремния, 1% молибдена, остальное - железо марки ОсЧ 6-2, перемешивали 8 часов в двуконусном смесителе;- a mixture containing 31% chromium powder, 23% cobalt powder, 1% ferrosilicon, 1% molybdenum, the rest is iron grade OSCh 6-2, was stirred for 8 hours in a two-cone mixer;

- образцы прессовали при давлении 800 МПа в закрытых стальных пресс-формах методом двустороннего формования;- the samples were pressed at a pressure of 800 MPa in closed steel molds by double-sided molding;

- спекание, совмещенное с пропиткой, проводили в вакууме при температуре 1300°С, 2 ч.- sintering, combined with impregnation, was carried out in vacuum at a temperature of 1300 ° C, 2 hours

Детали калибровали при давлении 800 МПа.Details were calibrated at a pressure of 800 MPa.

Образцы имели плотность 7,63 г/см3. Рост плотности по сравнению со способом-прототипом обусловлен расширением температурных интервалов существования жидкой фазы и увеличением ее количества, т.к. на стадии спекания образуются иные, чем в способе-прототипе, эвтектики.Samples had a density of 7.63 g / cm 3 . The increase in density compared with the prototype method is due to the expansion of the temperature intervals of the existence of the liquid phase and an increase in its quantity, because at the sintering stage, other than in the prototype method, eutectics are formed.

Термообработка включала закалку с температуры 1300°С, термомагнитную обработку в поле напряженностью 250 кА/м по режиму: 640°С - 40 мин+620 - 2 ч+610 - 1 ч и изотермический отпуск по режиму: 600 - 2 ч+580 - 3 ч+560 - 4 ч+540 - 4 ч+520 - 2 ч.The heat treatment included quenching from a temperature of 1300 ° C, thermomagnetic treatment in a field of 250 kA / m in mode: 640 ° C - 40 min + 620 - 2 h + 610 - 1 h and isothermal tempering in mode: 600 - 2 h + 580 - 3 hours + 560 - 4 hours + 540 - 4 hours + 520 - 2 hours

Образцы имели трещиностойкость (KIC) примерно 3 МПа·м1/2, ударную вязкость (КС) не менее 100 кДж/м2, коэрцитивную силу (Нс) 65 кА/м и магнитную индукцию (Br) 1,35 Т.The samples had a crack resistance (K IC ) of about 3 MPa · m 1/2 , impact strength (COP) of at least 100 kJ / m 2 , coercive force (Ns) of 65 kA / m and magnetic induction (Br) of 1.35 T.

Пример 2. Образцы были изготовлены по следующей технологии:Example 2. Samples were made using the following technology:

- шихту, содержащую 31% порошка хрома, 23% порошка кобальта, 0,5% феррокремния, 3% ферромолибдена, остальное - железо марки ОсЧ 6-2, перемешивали 8 часов в двуконусном смесителе;- a mixture containing 31% chromium powder, 23% cobalt powder, 0.5% ferrosilicon, 3% ferromolybdenum, the rest - iron grade OSCh 6-2, was stirred for 8 hours in a double-cone mixer;

- образцы прессовали при давлении 800 МПа в закрытых стальных пресс-формах методом двустороннего формования;- the samples were pressed at a pressure of 800 MPa in closed steel molds by double-sided molding;

- спекание, совмещенное с пропиткой, проводили в вакууме при температуре 1300°С, 2 ч.- sintering, combined with impregnation, was carried out in vacuum at a temperature of 1300 ° C, 2 hours

Образцы имели плотность 7, 83 г/см3.The samples had a density of 7, 83 g / cm 3 .

Термообработка включала закалку с температуры 1300°С, термомагнитную обработку в поле напряженностью 270 кА/м по режиму: 640°С - 40 мин+620 - 2 ч+610 - 1 ч и изотермический отпуск по режиму: 600 - 2 ч+580 - 3 ч+560 - 4 ч+540 - 4 ч+520 - 2 ч.The heat treatment included quenching from a temperature of 1300 ° C, thermomagnetic treatment in a field of 270 kA / m in mode: 640 ° C - 40 min + 620 - 2 h + 610 - 1 h and isothermal tempering in mode: 600 - 2 h + 580 - 3 hours + 560 - 4 hours + 540 - 4 hours + 520 - 2 hours

Образцы имели трещиностойкость (KIC) 3,1 МПа·м1/2, ударную вязкость (КС) 105 кДж/м2, коэрцитивную силу (Нс) 67 кА/м и магнитную индукцию (Br) 1,31 Т.The samples had crack resistance (K IC ) 3.1 MPa · m 1/2 , impact strength (COP) 105 kJ / m 2 , coercive force (Ns) 67 kA / m and magnetic induction (Br) 1.31 T.

Повышение надежности (KIC и КС) и магнитных свойств обусловлено ростом плотности и исключением возможности образования интерметаллидных фаз, которые особенно опасны на границах зерен.The increase in reliability (K IC and KS) and magnetic properties is due to an increase in density and the exclusion of the possibility of the formation of intermetallic phases, which are especially dangerous at grain boundaries.

Варьируя состав сплавов можно получить представленные в таблице характеристики материалов.By varying the composition of the alloys, one can obtain the material characteristics presented in the table.

Предлагаемый способ существенно отличается от прототипа тем, что для его реализации требуются иные ингредиенты в других концентрационных интервалах, он позволяет повысить плотность, характеристики надежности и магнитные свойства деталей по сравнению со способом-прототипом. Более высокие, чем у прототипа, свойства достигали при суммарной концентрации феррокремния и молибдена (ферромолибдена) 0,5-5,0 мас.%.The proposed method differs significantly from the prototype in that its implementation requires other ingredients in other concentration ranges, it allows to increase the density, reliability characteristics and magnetic properties of the parts compared to the prototype method. Higher than the prototype, the properties reached at a total concentration of ferrosilicon and molybdenum (ferromolybdenum) 0.5-5.0 wt.%.

ТаблицаTable Сопоставление важнейших характеристик работоспособности предлагаемого способа и прототипаComparison of the most important performance characteristics of the proposed method and prototype Содержание феррокремния и молибдена (ферромолибдена), %The content of ferrosilicon and molybdenum (ferromolybdenum),% Трещиностойкость, МПа·м1/2 Crack resistance, MPa · m 1/2 Ударная вязкость, кДж/м2 Impact strength, kJ / m 2 Коэрцитивная сила, кА/мCoercive force, kA / m Магнитная индукция, ТMagnetic induction, T Плотность после спекания, г/см3 Density after sintering, g / cm 3 0,50.5 3,23.2 110110 6464 1,351.35 7,557.55 1,51,5 3,03.0 100one hundred 6565 1,351.35 7,637.63 4,04.0 3,13,1 105105 6767 1,311.31 7,827.82 5,05,0 2,92.9 102102 6868 1,301.30 7,837.83 6,06.0 2,72.7 9898 6868 1,251.25 7,857.85 ПрототипPrototype Менее 0,7Less than 0.7 Менее 98Less than 98 До 64Up to 64 До 1,30Up to 1.30 До 7,50Up to 7.50

Claims (1)

Способ изготовления магнитов из порошковых материалов на основе системы железо-хром-кобальт, включающий приготовление шихты, содержащей порошки железа, хрома, кобальта и феррокремния, прессование полученной шихты, спекание, термообработку и термомагнитную обработку, отличающийся тем, что в состав шихты дополнительно вводят ферромолибден или молибден, причем суммарная концентрация феррокремния и ферромолибдена или молибдена составляет 0,5-5 мас.%.A method of manufacturing magnets from powder materials based on the iron-chromium-cobalt system, including the preparation of a mixture containing powders of iron, chromium, cobalt and ferrosilicon, pressing the resulting mixture, sintering, heat treatment and thermomagnetic processing, characterized in that ferromolybdenum is additionally introduced into the mixture or molybdenum, and the total concentration of ferrosilicon and ferromolybdenum or molybdenum is 0.5-5 wt.%.
RU2006136074/02A 2006-10-11 2006-10-11 Method of fabrication of magnets out of powder material on base of iron-chromium-cobalt system RU2334589C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006136074/02A RU2334589C2 (en) 2006-10-11 2006-10-11 Method of fabrication of magnets out of powder material on base of iron-chromium-cobalt system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006136074/02A RU2334589C2 (en) 2006-10-11 2006-10-11 Method of fabrication of magnets out of powder material on base of iron-chromium-cobalt system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006136074A RU2006136074A (en) 2008-04-20
RU2334589C2 true RU2334589C2 (en) 2008-09-27

Family

ID=39453706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006136074/02A RU2334589C2 (en) 2006-10-11 2006-10-11 Method of fabrication of magnets out of powder material on base of iron-chromium-cobalt system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2334589C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533068C1 (en) * 2013-05-06 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Production of iron-chromium-cobalt-system-based magnetically hard alloy powders
RU2534473C1 (en) * 2013-09-11 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук Manufacturing method of sintered hard-magnetic alloys based on iron-chrome-cobalt system
RU2790847C1 (en) * 2022-02-25 2023-02-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) METHOD FOR HEAT TREATMENT OF POWDERED MAGNETIC HARD ALLOY Fe-30Cr-16Co-0.5Sm

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533068C1 (en) * 2013-05-06 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Production of iron-chromium-cobalt-system-based magnetically hard alloy powders
RU2534473C1 (en) * 2013-09-11 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук Manufacturing method of sintered hard-magnetic alloys based on iron-chrome-cobalt system
RU2790847C1 (en) * 2022-02-25 2023-02-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) METHOD FOR HEAT TREATMENT OF POWDERED MAGNETIC HARD ALLOY Fe-30Cr-16Co-0.5Sm

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006136074A (en) 2008-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201241190A (en) Iron based powders for powder injection molding
Jiang et al. Mechanical properties improvement of AlCrFeNi2Ti0. 5 high entropy alloy through annealing design and its relationship with its particle-reinforced microstructures
Ide et al. Reaction sintering of an Fe-6 wt pct B-48 wt pct Mo alloy in the presence of liquid phases
JP2015110842A (en) Low alloy steel powder
TW201037092A (en) Iron vanadium powder alloy
CN108380889A (en) TiC/316L composite material and preparation methods
Dudrova et al. Industrial processing, microstructures and mechanical properties of Fe–(2–4) Mn (–0.85 Mo)–(0.3–0.7) C sintered steels
KR20120137480A (en) A master alloy for producing sinter hardened steel parts and process for the production of sinter hardened parts
RU2334589C2 (en) Method of fabrication of magnets out of powder material on base of iron-chromium-cobalt system
Contreras et al. Microstructure and properties of hercynite–magnesia–calcium zirconate refractory mixtures
CN101575678B (en) Manufacturing technique of tungsten alloy for improving mechanical property of high-density tungsten alloy
Zhang et al. Influence of carbon content on ceramic injection molding of reaction‐bonded silicon carbide
Gülsoy Influence of nickel boride additions on sintering behaviors of injection moulded 17-4 PH stainless steel powder
Besler et al. Effect of processing route on the microstructure and mechanical properties of hot work tool steel
CN104073723A (en) Powder metallurgy material for manufacturing high-density part and processing technology thereof
CN102249682A (en) Titanium carbide ceramic composite material reinforced with ferrum and aluminium intermetallic compound and preparation method thereof
Zhang et al. Mechanical properties of Fe–Mo–Mn–Si–C sintered steels
EP2281788A1 (en) Modified sulphur composition and product comprising modified sulphur composition as binder
Wu et al. Equiaxed β–Si3N4 ceramics prepared by rapid reaction‐bonding and post‐sintering using TiO2–Y2O3–Al2O3 additives
JP2013541633A (en) Stainless steel alloy
JP2015183212A (en) Iron-based sintered material and method for manufacturing the same
KR102130490B1 (en) Fe-based Metal Parts Producing Method Used For Automobile Steering Wheel
Mikuła et al. Copper matrix composites reinforced with volcanic tuff
Cias et al. Sintering and Sintering Atmospheres: Sinter Hardening of Fe-Mn-C Steels
Gelinas et al. OPTIMIZATION OF LIQUID-PHASE SINTERING OF BORON PM STEELS USING MASTER ALLOYS.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081012

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20100710

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121012