RU2538882C2 - Unit for obtaining amorphous and nanocrystalline metal bands by high-speed hardening of melt - Google Patents

Unit for obtaining amorphous and nanocrystalline metal bands by high-speed hardening of melt Download PDF

Info

Publication number
RU2538882C2
RU2538882C2 RU2012151783/02A RU2012151783A RU2538882C2 RU 2538882 C2 RU2538882 C2 RU 2538882C2 RU 2012151783/02 A RU2012151783/02 A RU 2012151783/02A RU 2012151783 A RU2012151783 A RU 2012151783A RU 2538882 C2 RU2538882 C2 RU 2538882C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rolls
melt
tapes
speed
thickness
Prior art date
Application number
RU2012151783/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012151783A (en
Inventor
Дмитрий Юрьевич Карпенков
Александр Евгеньевич Григорьев
Иван Андрианович Смирнов
Константин Петрович Скоков
Алексей Юрьевич Карпенков
Юрий Григорьевич Пастушенков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный университет"
Priority to RU2012151783/02A priority Critical patent/RU2538882C2/en
Publication of RU2012151783A publication Critical patent/RU2012151783A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2538882C2 publication Critical patent/RU2538882C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention refers to metallurgy. A unit includes a forming tool in the form of two rolls 2, feeder 1 for supply of molten metal, a rotary drive of rolls, which includes motor 5, a belt gear and a system of gears 6, a device for receiving finished products separated from the surface of the rolls, a system of synchronisation of rotation speed of rolls in the form of gears of the drive of the rolls, and a movable vacuum connection for cooling of rolls by water or gas. On the rolls there mounted are replaceable rollers-crystallisers 3, by replacement of which distance is adjusted between the rolls and production of bands with different thickness of 50 to 200 mcm and grain size of 20 nm to 500 mcm is provided.
EFFECT: providing production of magnetic materials containing rare-earth metals with high magnetic properties.
3 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, а более конкретно к получению металлических волокон или лент с частично аморфной и нанокристаллической, а также мелкокристаллической структурой высокоскоростной закалкой расплава.The invention relates to metallurgy, and more specifically to the production of metal fibers or tapes with partially amorphous and nanocrystalline, as well as fine-crystalline structure, high-speed quenching of the melt.

Известны различные способы и устройства для получения металлических волокон высокоскоростной закалкой расплава с полностью или частично аморфной структурой (см. например, патент Франции N 78-24830, кл. B22D 11/06, 1979; патент США N3881540, кл. B22D 11/06, 1975; кн. Быстрозакаленные металлы; в книге «Метастабильные и неравновесные сплавы» под ред. Ю.В. Ефимова. М.: Металлургия, 1988 г., с.107; в статье Sheng Shao-Ding, Chen Ding, Chen Zhen-Hua // Journal of Alloys and Compounds 470 (2009) L17-L20).There are various methods and devices for producing metal fibers by high-speed quenching of the melt with a fully or partially amorphous structure (see, for example, French patent N 78-24830, CL B22D 11/06, 1979; US patent N3881540, CL B22D 11/06, 1975; book Quick-hardened metals; in the book "Metastable and nonequilibrium alloys" under the editorship of Yu.V. Efimov, Moscow: Metallurgy, 1988, p. 107; in the article Sheng Shao-Ding, Chen Ding, Chen Zhen- Hua // Journal of Alloys and Compounds 470 (2009) L17-L20).

Известные устройства для получения металлических волокон содержат кристаллизатор с охлаждающейся поверхностью, выполненный в виде барабана, ленты, двух дисков или полых цилиндров, питатель для подачи расплава на поверхность охлаждения, установленный над кристаллизатором, привод для перемещения кристаллизатора, а также средство для приема отделяемых от поверхности охлаждения кристаллизатора волокон.Known devices for producing metal fibers contain a mold with a cooling surface made in the form of a drum, tape, two disks or hollow cylinders, a feeder for supplying melt to the cooling surface mounted above the mold, a drive for moving the mold, and also means for receiving detachable from the surface cooling the crystallizer fibers.

Основными недостатками указанных устройств являются необходимость точности дозировки расплава и остановки установки, сохранение перегрева расплава для устранения преждевременного его замораживания. К тому же недостатком указанных способов является невозможность управления процессом в целом и регулирования процесса охлаждения волокна без изменения технологических параметров подачи расплава.The main disadvantages of these devices are the need for accurate dosing of the melt and stopping the installation, maintaining overheating of the melt to eliminate premature freezing. In addition, the disadvantage of these methods is the inability to control the process as a whole and to control the process of cooling the fiber without changing the technological parameters of the melt supply.

Известна двухвалковая литейная установка, включающая смонтированные на валках специальные фланцы, рабочая поверхность которых удерживает валки на определенном расстоянии друг от друга и устраняет нежелательное сближение валков из-за их теплового расширения. (Эрхард Германн, Непрерывное литье. М.: Металлургиздат, 1961, с.17-18). В дальнейшем фланцы были сделаны взаимозаменяемыми, чтобы обеспечить производство нескольких типоразмеров лент. Недостатком устройства является то, что регулирование толщины металлического волокна требует изменения технологических параметров установки - изменения межосевого расстояния между валками - что, в свою очередь, усложняет процесс перенастройки. Фланцы служат лишь для сохранения расстояния между валками. Предлагаемое устройство позволяет сохранять межосевое расстояние одинаковым и вместе с тем регулировать толщину ленты путем замены роликов, которые монтируются на оси валков.A two-roll foundry installation is known, including special flanges mounted on rolls, the working surface of which holds the rolls at a certain distance from each other and eliminates unwanted rapprochement of the rolls due to their thermal expansion. (Erhard Hermann, Continuous Casting. M.: Metallurgizdat, 1961, pp. 17-18). Subsequently, the flanges were made interchangeable to ensure the production of several sizes of tapes. The disadvantage of this device is that the regulation of the thickness of the metal fiber requires a change in the technological parameters of the installation - change the interaxial distance between the rollers - which, in turn, complicates the process of reconfiguration. Flanges serve only to maintain the distance between the rolls. The proposed device allows you to keep the center distance the same and at the same time adjust the thickness of the tape by replacing the rollers that are mounted on the axis of the rolls.

Известно получение лент в широком диапазоне толщин, в частности быстрозакаленных лент в диапазоне толщин от 50 до 150 мкм (RU 2255833 С1, 30.06.2002). Однако полученные ленты толщиной 150 мкм обладают частично нанокристаллической структурой (от 100 нм и более), что ухудшает свойства изготовленных из них спеченных магнитов. Как указано в патенте, толщина ленты в 150 мкм является критической. Заявленная установка позволяет получать ленты во всем интервале толщин от 50 до 200 мкм с необходимой и контролируемой структурой (от нанокристаллической до мелкокристаллической) путем варьирования диаметра роликов и скорости прокатки. Стоит отметить, что толщина в 200 мкм является основной, так как является оптимальной рассчитанной толщиной ленты для производства на ее основе теплообменников для нового поколения тепловых насосов - твердотельные магнитные тепловые насосы (согласно Kuz′min, М.D. Factors limiting the operation frequency of magnetic refrigerators / M.D. Kuz′min // Applied Physics Letters. - 2007. - V. 90. - Issue 25. - P. 251916). Существует прямая зависимость между величиной магнитокалорического эффекта и размером зерна, поэтому последний играет определяющую роль, т.е. необходимым условием при изготовлении металлических лент является обеспечение оптимального размера зерен для получения максимальных магнитных характеристик (от 30 до 50 нм).It is known to obtain tapes in a wide range of thicknesses, in particular, rapidly hardened tapes in the thickness range from 50 to 150 μm (RU 2255833 C1, 06/30/2002). However, the obtained tapes with a thickness of 150 μm have a partially nanocrystalline structure (from 100 nm or more), which impairs the properties of sintered magnets made from them. As indicated in the patent, a tape thickness of 150 μm is critical. The claimed installation allows you to get tape in the entire range of thicknesses from 50 to 200 microns with the necessary and controlled structure (from nanocrystalline to fine crystalline) by varying the diameter of the rollers and rolling speed. It is worth noting that a thickness of 200 μm is the main one, since it is the optimal calculated tape thickness for the production of heat exchangers based on it for a new generation of heat pumps - solid-state magnetic heat pumps (according to Kuz′min, M. D. Factors limiting the operation frequency of magnetic refrigerators / MD Kuz′min // Applied Physics Letters. - 2007. - V. 90. - Issue 25. - P. 251916). There is a direct correlation between the magnitude of the magnetocaloric effect and the grain size; therefore, the latter plays a decisive role, i.e. a prerequisite in the manufacture of metal tapes is to ensure the optimal grain size to obtain maximum magnetic characteristics (from 30 to 50 nm).

Известен способ получения металлических волокон и лент с микрокристаллической или аморфной структурой методом двухвалковой прокатки расплава патент РФ №2099163 С1, 20.12.1997. Недостатками устройства является осуществление закалки в атмосфере воздуха, что приводит к немедленному окислению магнитных сплавов, содержащих редкоземельные элементы из-за их высокой химической активности, а также отсутствие возможности получения различных типоразмеров металлически лент без изменения конструкции установки, что сужает область ее применения.A known method of producing metal fibers and tapes with a microcrystalline or amorphous structure by the method of two-roll rolling of a melt patent of the Russian Federation No. 2099163 C1, 12.20.1997. The disadvantages of the device are the implementation of quenching in an atmosphere of air, which leads to the immediate oxidation of magnetic alloys containing rare earths due to their high chemical activity, as well as the inability to obtain various sizes of metal tapes without changing the design of the installation, which narrows the scope of its application.

Известна установка для производства аморфной ленты, описанная в авт.св. СССР 1764786 AI, кл. B22D 11/06, опубл. 1992, взятая в качестве прототипа.A known installation for the production of amorphous tape, described in ed. USSR 1764786 AI, cl. B22D 11/06, publ. 1992, taken as a prototype.

Данная установка работает следующим образом: струи расплава подаются на поверхность одного из двух валков-кристаллизаторов, после этого на этой поверхности формируется слой расплава, который подвергается охлаждению и прокатке между валками. Причем между валками перед зоной прокатки создается зона линейного контакта, ширину которой поддерживают равной 2-18 мм.This installation works as follows: the melt jets are fed to the surface of one of the two mold rolls, after which a melt layer is formed on this surface, which is subjected to cooling and rolling between the rolls. Moreover, between the rolls in front of the rolling zone, a linear contact zone is created, the width of which is maintained equal to 2-18 mm.

Достоинством данной установки является возможность повышения эффективности охлаждения волокна, которая реализуется путем создания постоянной зоны линейного контакта. Однако ей присущи и некоторые недостатки. Создание постоянной зоны линейного контакта шириной лишь 2-18 мм сужает сортамент получаемых изделий и не позволяет производить регулировку и управление процессом охлаждения расплава из-за малой продолжительности контакта расплава и кристаллизатора при изменяющихся технологических параметрах процесса высокоскоростной закалки и размерах закалочного инструмента.The advantage of this installation is the ability to increase the cooling efficiency of the fiber, which is realized by creating a constant zone of linear contact. However, it also has some disadvantages. Creating a constant zone of linear contact with a width of only 2-18 mm narrows the assortment of the obtained products and does not allow adjustment and control of the melt cooling process due to the short duration of contact between the melt and the mold with changing technological parameters of the high-speed hardening process and the size of the hardening tool.

Отмеченные недостатки установки получения металлических волокон в значительной мере обусловлены конструктивными особенностями известного устройства, т.е. недостатками устройства являются невозможность изменения структуры металла по длине изделия без изменения технологических параметров процесса высокоскоростной закалки расплава, что сужает сортамент получаемых изделий; возникновение разнотолщинности по ширине волокна из-за неравномерности прогиба кольцеобразных бандажей валков-кристаллизаторов в процессе их сжатия в радиальном направлении; проскальзывание бандажей валков в тангенциальном направлении на ободе валка при вращении последних, что приводит к разрушению получаемого волокна или ленты и усложнению условий эксплуатации; невозможность управления и регулирования радиальным перемещением поверхности кольцеобразных бандажей валков при образовании зоны линейного контакта; неодинаковость скорости вращения валков или возможность проскальзывания контактных поверхностей валков относительно друг друга при наличии их сплющивания, что выводит их из строя, резко ухудшает поверхность получаемого изделия и увеличивает адгезию расплава к поверхности валка, что способствует налипанию металла на валки-кристаллизаторы; невозможность использования валков разного диаметра без изменения межосевого расстояния.The noted disadvantages of the installation for producing metal fibers are largely due to the design features of the known device, i.e. the disadvantages of the device are the inability to change the structure of the metal along the length of the product without changing the technological parameters of the process of high-speed quenching of the melt, which narrows the range of products; the occurrence of thickness variations in the fiber width due to uneven deflection of the ring-shaped bandages of the mold rolls in the process of their compression in the radial direction; slipping of the roll bands in the tangential direction on the roll rim when the latter rotates, which leads to the destruction of the resulting fiber or tape and the complication of operating conditions; the inability to control and regulate the radial movement of the surface of the annular bandages of the rolls in the formation of the zone of linear contact; the unevenness of the speed of rotation of the rolls or the possibility of slipping of the contact surfaces of the rolls relative to each other in the presence of their flattening, which disables them, sharply worsens the surface of the resulting product and increases the adhesion of the melt to the surface of the roll, which contributes to the adhesion of the metal to the rolls-crystallizers; the inability to use rolls of different diameters without changing the center distance.

Целью настоящего изобретения является разработка способа, позволяющего получать магнитные материалы, обладающие гигантским магнитокалорическим. эффектом, в виде лент толщиной от 50 до 200 мкм и с размером зерен от 30-50 нм для производства на их основе теплообменников для нового поколения твердотельных тепловых насосов.The aim of the present invention is to develop a method that allows to obtain magnetic materials having a giant magnetocaloric. effect, in the form of tapes with a thickness of 50 to 200 microns and with a grain size of 30-50 nm for the production of heat exchangers based on them for a new generation of solid-state heat pumps.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в получении нанокристаллических металлических волокон и лент с размером зерен 20 нм - 100 нм и мелкокристаллических - с размером зерен до 200 мкм толщиной 0,05-0,20 мм с контролируемой структурой, необходимой для формирования высоких магнитных свойств (коэрцитивная сила в материалах для постоянных магнитов и гигантский магнитокалорический эффект в материалах для рабочих тел твердотельных магнитных тепловых насосов).The technical result of the claimed invention is to obtain nanocrystalline metal fibers and ribbons with a grain size of 20 nm - 100 nm and fine crystalline - with a grain size of up to 200 microns, a thickness of 0.05-0.20 mm with a controlled structure necessary for the formation of high magnetic properties (coercive strength in materials for permanent magnets and a giant magnetocaloric effect in materials for working bodies of solid-state magnetic heat pumps).

Технический результат достигается путем варьирования диаметра роликов и скорости прокатки. Установка для получения частично аморфных, нанокристаллических и мелкокристаллических металлических волокон содержит формообразующий инструмент, выполненный в виде двух валков-кристаллизаторов, питатель для подачи расплава металла, привод для перемещения формообразующего инструмента и средство для приема отделяемых от поверхности валков готовых изделий. Варьирование толщины получаемой ленты от 0,05 до 0,20 мм и размера зерен от 20 нм до 200 мкм обеспечивается набором сменных роликов-кристаллизаторов, которые смонтированы на охлаждаемых водой валках. Наличие системы шестеренок привода валков обеспечивает синхронизацию скорости вращения валков-кристаллизаторов, что, в свою очередь, в момент линейного контакта устраняет возможное проскальзывание контактных поверхностей валков-кристаллизаторов в очаге деформации. Вакуумное подвижное соединение для охлаждения валков водой позволяет использовать установку в вакуумных камерах при синтезе материалов, содержащих редкоземельные металлы. Размер зерен и степень аморфности регулируются изменением скорости вращения валков, приводимых в движение двигателем постоянного тока.The technical result is achieved by varying the diameter of the rollers and the rolling speed. The apparatus for producing partially amorphous, nanocrystalline and small crystalline metal fibers contains a forming tool made in the form of two rolls-crystallizers, a feeder for supplying a molten metal, a drive for moving the forming tool and a means for receiving finished products detachable from the surface of the rolls. Varying the thickness of the resulting tape from 0.05 to 0.20 mm and the grain size from 20 nm to 200 μm is provided by a set of interchangeable crystallizer rollers that are mounted on water-cooled rolls. The presence of a roll drive gear system provides synchronization of the rotation speed of the mold rolls, which, in turn, at the moment of linear contact eliminates the possible slipping of the contact surfaces of the mold rolls in the deformation zone. A vacuum movable joint for cooling the rolls with water allows the use of the unit in vacuum chambers in the synthesis of materials containing rare earth metals. The grain size and the degree of amorphism are controlled by changing the speed of rotation of the rolls driven by a DC motor.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для осуществления закалки; на фиг. 2 - чертежи основных узлов установки для быстрой закалки: а) охлаждаемые валы; б) сменные ролики; в) основа установки. Устройство содержит формообразующий инструмент, выполненный в виде двух валков-кристаллизаторов, оси которых параллельны между собой (фиг. 1).The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a hardening apparatus; in FIG. 2 - drawings of the main components of the installation for quick hardening: a) cooled shafts; b) interchangeable rollers; c) the basis of the installation. The device contains a shaping tool made in the form of two rolls-crystallizers, the axes of which are parallel to each other (Fig. 1).

Питатель для подачи расплава 1 на боковую поверхность одного из валков-кристаллизаторов установлен над очагом деформации. Валки 2 (фиг. 2а), на которые плотно фиксируются сменные ролики-кристаллизаторы 3 (фиг. 2б), смонтированы в опорах 4 (фиг. 2в). Привод валков-кристаллизаторов осуществляется от двигателя 5 через ременную передачу и систему капролоновых шестеренок 6; наличие последней обеспечивает синхронизацию скорости вращения валков-кристаллизаторов от одного двигателя, регулировку и управление процессом образования зоны линейного контакта без замены зубчатых колес при замене сменных роликов, которые обеспечивают получение металлических лент различной толщины и, следовательно, с различной степенью аморфности. Синхронизация скорости вращения валков-кристаллизаторов в момент наличия зоны линейного контакта устраняет возможное проскальзывание контактных поверхностей валков-кристаллизаторов в очаге деформацииA feeder for supplying melt 1 to the side surface of one of the mold rolls is mounted above the deformation zone. Rolls 2 (Fig. 2a), on which removable mold rollers 3 are tightly fixed (Fig. 2b), are mounted in supports 4 (Fig. 2c). The drive rolls-crystallizers is carried out from the engine 5 through a belt drive and a system of caprolon gears 6; the presence of the latter ensures synchronization of the speed of rotation of the mold rolls from one engine, adjustment and control of the formation of the linear contact zone without replacing the gears when replacing interchangeable rollers, which provide metal tapes of different thicknesses and, therefore, with varying degrees of amorphism. The synchronization of the speed of rotation of the rolls of the molds at the time of the presence of the zone of linear contact eliminates the possible slippage of the contact surfaces of the rolls of molds in the deformation zone

Для вывода изделия из очага деформации предусмотрен контейнер 7. Для независимого привода валков-кристаллизаторов предусмотрено место в станине для установки второго двигателя.A container 7 is provided for withdrawing the product from the deformation zone. For an independent drive of the mold rolls, a space is provided in the bed for installing a second engine.

Валки-кристаллизаторы выполнены полыми для пропускания охлаждающей жидкости. Герметичное соединение валов и подводных шлангов обеспечивается при помощи подвижных фитингов 8.The mold rolls are hollow to allow the passage of coolant. The tight connection of the shafts and submarine hoses is provided by means of movable fittings 8.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Поток расплава, выходящий из питателя, подается на боковую поверхность валков-кристаллизаторов, где формируется тонкий слой расплава.The melt flow exiting the feeder is fed to the side surface of the mold rolls, where a thin layer of melt is formed.

При дальнейшем движении сформированный тонкий слой, еще не затвердевший слой металла, на первом валке-кристаллизаторе подается в очаг деформации, образованный поверхностью роликов. Расплав может подаваться также непосредственно в очаг деформации. Адгезионно сцепленные поверхности слоя расплава стремятся увлечься валками-кристаллизаторами в направлении, соответствующем траекториям их движения. Затвердевание тонкого слоя расплава осуществляется в направлении от противоположных наружных поверхностей центральной части слоя.With further movement, the formed thin layer, which has not yet hardened the metal layer, is fed to the deformation zone formed by the surface of the rollers on the first mold roll. The melt can also be fed directly to the deformation zone. Adhesively bonded surfaces of the melt layer tend to get carried away by the mold rolls in the direction corresponding to their motion paths. The solidification of the thin layer of the melt is carried out in the direction from the opposite outer surfaces of the Central part of the layer.

При этом тонкий слой расплава испытывает деформацию сжатия в нормальном направлении к поверхности валков-кристаллизаторов.In this case, a thin layer of the melt experiences compression deformation in the normal direction to the surface of the mold rolls.

Наряду с этим, в процессе быстрого охлаждения тонкого слоя расплава в зоне линейного контакта осуществляется также деформация последнего посредством динамического воздействия на его незатвердевшую часть вторым валком-кристаллизатором в нормальном к их боковой поверхности направлении, что обеспечивает рост интенсивности молекулярного переноса тепла.Along with this, during the rapid cooling of a thin layer of the melt in the linear contact zone, the latter is also deformed by dynamically acting on its unhardened part by the second mold roll in the direction normal to their lateral surface, which ensures an increase in the intensity of molecular heat transfer.

Тепловой контакт между изделием и охлаждающими поверхностями является определяющим для достижения заданной скорости охлаждения. Для этого поверхность сменных роликов тщательно шлифуется.Thermal contact between the product and the cooling surfaces is crucial to achieve a given cooling rate. To do this, the surface of the interchangeable rollers is carefully sanded.

Предложенные изобретение было изготовлено в ООО «Тверьтехмаш» и опробовано на опытной установке в лаборатории по производству постоянных магнитов на кафедре магнетизма Тверского государственного университета. На Фиг. 3(а, б, в) представлены фотографии поверхности образцов лент из соединения Y2Fe17, изготовленных для последующей сборки их в теплообменник для магнитного рефрижератора. Ленты получены при различном расстоянии между валками (а - 0,2 мм, б - 0,1 мм, в - 0,05 мм). Как это показано на Фиг. 3, при уменьшении расстояния между роликами размер зерен уменьшается от 200 мкм до 50 нм. Фиг. 3 (г) показывает температурные зависимости адиабатического изменения температуры ΔТад(Т) для быстрозакаленных лент Y2Fe17, полученных при различных расстояниях между валками. Литой образец имеет TC=335 К, ΔТад,макс=1,21 К в поле Н=1,9 Тл. С увеличением толщины пленки температура Кюри образцов, полученных при расстоянии между валками 200 мкм и 150 мкм, немного смещается в сторону высоких температур (TC=340 К), а также их ΔТад,макс увеличивается незначительно. Начиная с толщины пленки 100 мкм, наблюдаются значительные изменения в значениях МКЭ. Таким образом, для сплава, полученного расстоянии между валками 100 мкм, ΔТад,макс достигает 1,41 К при TC=332 К. При дальнейшем уменьшении расстояния между валками и соответственном увеличении скорости закалки до 50 мкм наблюдается увеличение TC до 368 К с одновременным уменьшением ΔТад,макс до 1,07 К. Стоит отметить размывание пика на температурной зависимости МКЭ. После отжига при 1473 К в течение 3 часов образца толщиной 50 мкм максимум ΔТад (Т) вернулся в 335 К и ΔТад,макс=1,20 К, что соответствует значениям на литом образце. Данный характер поведения величины магнитокалорического эффекта от скорости закалки объясняется изменением размера зерен и параметров кристаллической решетки. Таким образом, при производстве металлических лент магнитокалорических материалов ключевым параметром является размер зерен. Вторым фактором, обеспечивающим эффективное использование полученных лент, является их толщина, так как при рабочей частоте магнитного холодильника 20 Гц оптимальной рассчитанной толщиной является 200 мкм.The proposed invention was manufactured at Tvertekhmash LLC and tested at a pilot installation in the laboratory for the production of permanent magnets at the Department of Magnetism of Tver State University. In FIG. Figures 3 (a, b, c) show photographs of the surface of samples of tapes from the compound Y 2 Fe 17 made for their subsequent assembly in a heat exchanger for a magnetic refrigerator. The tapes were obtained at different distances between the rolls (a - 0.2 mm, b - 0.1 mm, c - 0.05 mm). As shown in FIG. 3, as the distance between the rollers decreases, the grain size decreases from 200 μm to 50 nm. FIG. 3 (d) shows the temperature dependences of the adiabatic temperature change ΔTad (T) for rapidly quenched Y 2 Fe 17 tapes obtained at different distances between the rolls. The cast sample has T C = 335 K, ΔT hell , max = 1.21 K in the field H = 1.9 T. With an increase in the film thickness, the Curie temperature of the samples obtained at a distance between the rolls of 200 μm and 150 μm shifts slightly towards high temperatures (T C = 340 K), as well as their ΔT hell , max increases slightly. Starting with a film thickness of 100 μm, significant changes in the FEM values are observed. Thus, for the alloy obtained by the distance between the rolls of 100 μm, ΔT hell , max reaches 1.41 K at T C = 332 K. With a further decrease in the distance between the rolls and a corresponding increase in the quenching rate to 50 μm, an increase in T C to 368 K with a simultaneous decrease in ΔТ hell , max to 1.07 K. It is worth noting the erosion of the peak in the temperature dependence of the FEM. After annealing at 1473 K for 3 hours for a sample with a thickness of 50 μm, the maximum ΔT hell (T) returned to 335 K and ΔT hell, max = 1.20 K, which corresponds to the values on the cast sample. This behavior of the magnitude of the magnetocaloric effect on the quenching rate is explained by a change in grain size and crystal lattice parameters. Thus, in the production of metal tapes of magnetocaloric materials, the key parameter is grain size. The second factor that ensures the efficient use of the obtained tapes is their thickness, since at an operating frequency of a magnetic refrigerator of 20 Hz, the optimum calculated thickness is 200 μm.

Стоит отметить, что данная установка предназначена для использования в научно-исследовательских лабораториях для получения металлических быстрозакаленных лент и волокон с определенным магнитокалорическим эффектом.It is worth noting that this installation is intended for use in research laboratories for the production of metal fast-tempered tapes and fibers with a certain magnetocaloric effect.

Claims (1)

Установка для получения металлических лент из магнитных материалов, содержащих редкоземельные металлы, с аморфной, нанокристаллической и мелкокристаллической структурой и с толщиной от 50 до 200 мкм, путем высокоскоростной закалки, характеризующаяся тем, что она содержит формообразующий инструмент, выполненный в виде двух полых охлаждаемых валков с приводом вращения, питатель для подачи расплава металла, средство для приема отделяемых от поверхности валков готовых лент, систему синхронизации скорости вращения валков, выполненную в виде шестеренок привода вращения валков, сменные ролики-кристаллизаторы, смонтированные на валках с возможностью регулирования расстояния между ними для получения металлических лент различной толщины и размера зерна, и вакуумное подвижное соединение валков, обеспечивающее их охлаждение водой или газом. Installation for producing metal tapes from magnetic materials containing rare-earth metals, with an amorphous, nanocrystalline and fine-crystalline structure and with a thickness of 50 to 200 microns, by high-speed hardening, characterized in that it contains a forming tool made in the form of two hollow cooled rolls with a rotation drive, a feeder for supplying a molten metal, a means for receiving finished tapes detachable from the surface of the rolls, a synchronization system for the speed of rotation of the rolls, made in Ideas of gears for drive rotation of rolls, interchangeable crystallizing rollers mounted on rolls with the possibility of adjusting the distance between them to produce metal strips of various thickness and grain size, and a vacuum movable connection of the rolls, which ensures their cooling with water or gas.
RU2012151783/02A 2012-12-04 2012-12-04 Unit for obtaining amorphous and nanocrystalline metal bands by high-speed hardening of melt RU2538882C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012151783/02A RU2538882C2 (en) 2012-12-04 2012-12-04 Unit for obtaining amorphous and nanocrystalline metal bands by high-speed hardening of melt

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012151783/02A RU2538882C2 (en) 2012-12-04 2012-12-04 Unit for obtaining amorphous and nanocrystalline metal bands by high-speed hardening of melt

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012151783A RU2012151783A (en) 2014-06-20
RU2538882C2 true RU2538882C2 (en) 2015-01-10

Family

ID=51213339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012151783/02A RU2538882C2 (en) 2012-12-04 2012-12-04 Unit for obtaining amorphous and nanocrystalline metal bands by high-speed hardening of melt

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2538882C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1764786A1 (en) * 1987-02-17 1992-09-30 Гомельский политехнический институт Method for producing metal fibers by hardening of melt
RU2099163C1 (en) * 1994-10-27 1997-12-20 Михаил Николаевич Верещагин Method for production of metal fibers
RU2255833C1 (en) * 2002-08-08 2005-07-10 Неомакс Ко., Лтд. Method for producing quickly crystallized alloy for magnet

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1764786A1 (en) * 1987-02-17 1992-09-30 Гомельский политехнический институт Method for producing metal fibers by hardening of melt
RU2099163C1 (en) * 1994-10-27 1997-12-20 Михаил Николаевич Верещагин Method for production of metal fibers
RU2255833C1 (en) * 2002-08-08 2005-07-10 Неомакс Ко., Лтд. Method for producing quickly crystallized alloy for magnet

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
с. 10, строки 37-40 . *
Э.ГЕРМАНН, Непрерывное литье, М., Металлургиздат, 1961, с. 17. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012151783A (en) 2014-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105143491B (en) Manufacture the method for the flat product with amorphous state, part amorphous state or thin brilliant micro structure and there is the flat product of this characteristic
CN102639260B (en) Magnesium alloy coiled material
CN103124604B (en) Free casting method, free casting device and foundry goods
CN104349851A (en) Multi step processing method for the fabrication of complex articles made of metallic glasses
CN102062543A (en) Electromagnetic stirring and vibration combined device for preparing semi-solid slurry of black metal
CN102489676A (en) Ultrasonic and electromagnetic block-type amorphous alloy continuous casting device and method thereof
CN106574314A (en) System and method for producing a hardened and tempered structural member
RU2538882C2 (en) Unit for obtaining amorphous and nanocrystalline metal bands by high-speed hardening of melt
CN101513645A (en) Method for preparing nano structure superficial layer of metal materials and device thereof
CN102041375A (en) Manufacturing device and method of precipitation hardened alloy strip, and cooling roll
CN110494235B (en) Method for continuously casting steel
US20150090371A1 (en) Production of metallic glass by melt deposition
US10101062B2 (en) One-piece part including a magnetocaloric material not including an alloy including iron and silicon and a lanthanide, and heat generator including said part
CN102489677A (en) Block-type amorphous alloy plate continuous casting device and method thereof
Hangai et al. Foaming conditions of porous aluminum in fabrication of ADC12 aluminum alloy die castings by friction stir processing
US10451319B2 (en) One-piece part including a magnetocaloric material including an alloy including iron and silicon and at least one lanthanide, and method for manufacturing said one-piece part
US20160339509A1 (en) Production of metallic glass objects by melt deposition
WO2019044764A1 (en) Cold press forming device and cold press forming method
JP2016081942A (en) Method of manufacturing rare earth magnet
CN106345811A (en) Method for manufacturing brass rod wire
US10179363B2 (en) Method for producing a cast strip of molten metal and cast strip
JP6831399B2 (en) Composite rolling extrusion method and equipment for performing it
RU2099163C1 (en) Method for production of metal fibers
CA3004944C (en) Method and apparatus for continuous strip production
JPS60158957A (en) Cooling roll casting of metallic filament

Legal Events

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

Effective date: 20181205