Новые материалы

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Новые материалы

го состояния использован сплав, обогащенный за счет неодима железом. Согласно диаграмме состояния, полному затвердеванию сплавов этого состава предшествует перитектическая реакция с участием железа поэтому в результате быстрого охлаждения или последующей кристаллизации из аморфного состояния получается смесь нанокристаллических частиц соединения Nd2Fe)4B и железа. Удивительным является тот факт, что при наличии изотропной поликристаллической структуры у полученного порошка и у магнитов из него отношение остаточной намагниченности к намагниченности насыщения больше 0,5, что не должно быть у одноосного ферромагнетика. В настоящее время существует несколько гипотез, объясняющих эту аномалию. Одна из них предполагает, что происходит подмагничивание частиц магнитомягкого железа как миниатюрными магнитиками частицами магнитотвердого соединения
...
No^Fe^B. Другая гипотеза основана на предположении, что когерентно связанные нанокристаллические частицы соединения Na^Fe^B и железа взаимодействуют на уровне электронной структуры с возникновением на границе общего обменного взаимодействия, которое приводит к затруднению перемагничивания частиц железа.
...
В проекте «Структура и свойства магнитных материалов из сплавов Nd— Fe—В с магнитной энергией до 50 МГц • Э» раздела «Магнитные и сверхпроводящие материалы», выполняемом в Московском авиационном институте (руководители — с.н.с, к. ф.-м. н. Е. В. Миляева, проф., д.т.н. Ю.Д.Ягодкин), разработана методика определения размера кристаллитов и исследованы структурные характеристики, а также магнитные свойства порошков нанокристаллических сплавов Nd—Fe—В в зависимости от технологических факторов с целью дальнейшего совершенствования технологического процесса изготовления сплавов для постоянных магнитов. С помощью разработанных методик фазового анализа, определения размера кристаллитов и среднеквадратичной микродеформации исследованы нанокристаллические сплавы на основе соединения Nd2Fe14B, изготовленные различными способами и по различным режимам. Определено структурное состояние, которое обеспечивает наивысшие магнитные свойства порошков. Полученные результаты являются базой для создания промышленных методов контроля структурного состояния сплавов Nd—Fe—В для постоянных магнитов и разработки технологических рекомендаций по их совершенствованию.
...
Вторая схема использования полупродукта быстрозакаленного материала. Полученный аморфный полупродукт подвергают горячей пластической деформации, в результате которой происходит не только кристаллизация мелких частиц, но и возникает кристаллическая текстура в заготовке. Направление кристаллографических осей текстуры напрямую связано с видом пластической деформации. Например, при горячей про-катке по такой технологии получены магниты с (ВН)тах
...
по получению и использованию бы-строзакаленного полупродукта предложено в результате работы по проекту «Разработка технологии изготовления суперэнергоемких магнитотвердых материалов из страйпированных сплавов системы РЗМ—З^-ме-талл-бор» (руководитель — проф., д. ф.-м. н. Н. В. Кудреватых), осуществляемому в НИИ физики и прикладной математики при Уральском государственном университете в рамках подпрограммы «Новые материалы». Цель проекта — создание технологии изготовления магнитотвердых материалов на основе сплава Nd—Fe—В с использованием операции страйпирования. Создана установка для получения быстрозакален-ных редкоземельных сплавов по методу спиннингования, позволившая увеличить выход закаливаемого материала за одну операцию до 200 г. Установка отличается тем, что жидкий расплав выливается (инжектируется) не на внешнюю (как у аналогов), а на внутреннюю поверхность закалочного барабана, и затвердевший сплав получается в виде тонкой полосы (страйпирование сплава).
...
Установлено, что «низконеодимовые» страйпированные сплавы даже при относительно низких скоростях закалки V3 содержат существенно меньшее количество фазы a-Fe по сравнению с исходным сплавом и практически одинаковое количество примесных элементов (О ~ 0,01...0,02 %; С - 0,02...0,04 %; N ~ 0,007...0,01 %). Последнее указывает на факт «высокой чистоты» разработанной процедуры страйпирования.
...
Проведена апробация страйпированных сплавов в стандартном технологическом процессе изготовления металлокерамических магнитов. Полученные результаты указывают на перспективность применения метода страйпирования при решении задачи реализации суперэнергоемкости в таких материалах ((BH)max
...
достигнуть значений Br > 13 кГс и 7#с > 7 кЭ для магнитов из сплава, у которого в исходном состоянии рЧс
...
1 — наружная полость; 2 — внутренняя полость; 3 ~~ промежуточная среда для создания радиального давления; 4 — пресс-форма (штамп); 5 — наружная металлическая форма; 6 — фиксированный сердечник; 7 — заготовка; 8 — контейнер; 9 — нагреватель
...
сосредоточены на способах повышения степени кристаллической текстуры. Установлено, что способ свободного спекания намагниченного сильным импульсным полем порошка является наиболее эффективным и будет применяться в дальнейшей работе.
...
Характеризуя сегодняшнее состояние технологии изготовления постоянных магнитов из соединений РЗМ, нельзя не остановиться на еще одном технологическом решении, которое могло возникнуть только в результате использования редкоземельных металлов. Речь идет о методе измельчения сплава посредством его насыщения водородом и последующей дегазации, так называемом «водородном диспергировании». В технической литературе этот процесс обозначается HDDR (hydrogenation, disproportionation, desorbtion and recombination). Насыщение водородом при температуре 650...680°С приводит к образованию гидридов металлов, в первую очередь, гидрида неодима. Так как гидриды металлов имеют другую кристаллическую структуру и удельный объем, то исходный сплав рассыпается в мелкодисперсный порошок. Вакуумирование полученного порошка при высокой температуре 800...900°С приводит к удалению из него водорода и восстановлению соединения Nd2Fe]4B. Реакция процесса может быть записана следующим образом:
...
В последнее время появилось значительное число вариаций этого процесса, в том числе возможность проведения его при одной температуре с изменением во времени давления [5]. Показано, что такой способ измельчения, во-первых, приводит к меньшей дефектности частиц, так как процесс измельчения происходит по определенным кристаллографическим плоскостям когерентной связи образующихся фаз, во-вторых, порошок при таком способе получения более однороден по размеру частиц.
...
В рамках раздела «Магнитные и сверхпроводящие материалы» были проведены поисковые работы по созданию и использованию принципиально новых подходов к решению технологических проблем. Уфимским государственным авиационным техническим университетом и Институтом физики металлов УрО РАН (г. Екатеринбург) в проекте «Массивные наноструктурные магнитные материалы» для получения постоянных магнитов системы R— Fe—В (где R — Nd, Рг) использованы методы интенсивной пластической деформации (ИПД).
...
Исследовано влияние интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК) под высоким давлением (рис. 8.7, а)
...
измельчается до нанометровых размеров, а затем распадается на аморфную фазу и нанокристаллическую фазу a-Fe с размером зерен (dcp)
...
Метод ИПДК позволяет получить только малые дисковые образцы толщиной около 0,1 мм и диаметром 10 мм, тогда как метод равноканаль-ного углового прессования (РКУП) позволяет получать массивные образцы. Метод РКУП заключается в многократном продавливании массивных цилиндрических заготовок через два канала одного диаметра, пересекающихся под определенным углом Ф — обычно 90° или 110° (рис. 8.7, б).
...
Исходным материалом для РКУП служили предварительно гомогенизированные при 1000 °С слитки сплавов PrJ^e^^Bj 5Cuj 5, где х=
...
Измерения показали, что в результате РКУП формируется некоторая текстура вдоль одного из диаметров образца-цилиндра. Величина Вг
...
Появление соединения Nd2Fe14B резко расширило поиск новых материалов для постоянных магнитов не только в виде различных композиций РЗМ—переходные металлы, но и в виде фаз внедрения на базе этих соединений. В настоящее время уже исследовано большое количество различных фаз внедрения, что позволяет сделать общие выводы. Углерод в данных соединениях является аналогом бора, но, как правило, снижает магнитные характеристики соединения, уменьшая намагниченность насыщения и поле анизотропии. Водород тоже снижает магнитные характеристики материалов. Поэтому большое внимание сейчас уделяется соединениям с азотом. Здесь следует остановиться на одной особенности соединений с азотом. Атомы азота, имея несферическую форму электронных оболочек, очень существенно влияют на магнитную кристаллическую анизотропию соединений. Этот факт важен для соединений РЗМ с железом, так как в этих соединениях чаще всего реализуется плоская анизотропия, т. е. направления легкого намагничивания лежат в плоскости, в результате чего такой материал не представляется перспективным для изготовления постоянных магнитов. Введение в соединение азота приводит к возникновению одноосной магнитной кри-
...
сталлической анизотропии. Примером такого влияния азота является соединение Sm2Fe(7. Соединение Sm2Fe(7 имеет ромбоэдрическую кристаллическую структуру типа Th2Zn)7 с параметрами кристаллической решетки в гексагональных осях: а
...
Возникающая нитридная фаза метастабильна и при нагреве выше 720 °С распадается по реакции Sm2Fej7N3 -> 2SmN + Fe4N + 13Fe. Однако эта реакция подавляется при низких температурах из-за малой диффузионной . подвижности атомов железа.
...
В литературе имеются сведения, что порошок перед азотированием измельчают, используя HDDR-процесс. После азотирования дальнейший технологический процесс получения магнитов состоит из дополнительного измельчения, повышающего коэрцитивную силу, текстурования порошка в магнитном поле и закрепления в связующем веществе. В качестве последнего часто используется цинк. Промышленной технологии в настоящее время нет, но лабораторные образцы достигают следующего уровня свойств: jHc
...
В последнее время много внимания уделяется изучению магнитных свойств нитридов соединений, имеющих стехиометрию RFe,2_x(Ti, Мо).^ и R.3Fe29_x(V, Сг, Ti)xN , в этих формулах х меняется от 2,0 до 4,0; у -от 3,0 до 4,3; R — редкоземельный металл.
...
В рамках раздела «Магнитные и сверхпроводящие материалы» в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана осуществлялась работа по проекту «Повышение эксплуатационных свойств магнитных функциональных материалов при газобарическом легировании» (руководители - проф., д. т. н. B.C. Крапошин, к. т. н. А.В. Омельчен-ко), ориентированному на новое технологическое решение получения нитридов Sm2Fe]7. Целью исследования явилось изучение структуры и магнитных свойств нитридов Sm2Fe17, полученных с использованием метода газобарического азотирования, определение оптимальных параметров синтеза и изучение влияния размеров частиц на магнитные характеристики синтезированных нитридов. Азотирование порошков Sm2Fe|7 осуществляли изобарно-изотермическим отжигом в атмосфере молекулярного азота при фиксированных давлениях из интервала 20,0... 120,0 МПа и температурах 300...600°С. Время азотирования от 10 мин до 1ч.
...
Обнаружено, что при газобарическом азотировании соединения Sm2Fe17 в образцах с высоким содержанием азота реализуются две температуры Кюри: Тс2 = 753 ± 10 К и Тс{ = 453 ± 10 К. Высказано предположение, что это обусловлено существованием фаз с разными позициями азота в решетке Sm2Fe(7. Нитрид Sm2Fe17N25 стабилен в интервале температур 120...330°С при последовательном нагреве без выдержки до заданной температуры.
...
Порошки образцов, содержащие наибольшее количество азота, были подвергнуты дополнительному измельчению, что привело к увеличению коэрцитивной силы порошка до 76 кА/м. Дальнейшее уменьшение размеров частиц дает значительное увеличение коэрцитивной силы. Так, после дополнительного измельчения коэрцитивная сила возросла до 570 кА/м (7,2 кЭ).
...
Перспективное направление, заключающееся в получении магнитотвердых пленок, характеризуется возможностью расширения диапазонов получения и применения готовой продукции. Миниатюризация постоянного магнита позволяет уменьшить приборное или исполнительное устройство, основой которого является постоянный магнит. Первые попытки получить постоянные магниты пленочной конфигурации относятся к 1990-м годам, когда ионно-плазменным напылением были получены пленки SmCo5. Использование полученных пленок было ограничено отсутствием у них кристаллической текстуры. Основная техническая проблема пленочного магнита состоит в том, что необходимо
...
получить достаточно интенсивное магнитное поле в направлении, перпендикулярном плоскости пленки. Такое геометрическое соотношение между направлением вектора намагниченности и минимальным размером (толщиной) пленки является энергетически очень невыгодным. Размагничивающее поле пленки, возникающее из-за наличия на поверхности магнитных зарядов, как бы разворачивает силовые линии магнитного поля в плоскость пленки и составляющая поля в направлении, перпендикулярном плоскости пленки, мала. Преодолеть эту ситуацию можно, только создав в пленке кристаллическую текстуру, при которой оси легкого намагничивания кристаллитов будут направлены перпендикулярно плоскости пленки. Кроме того, необходимо обеспечить в кристаллитах высокое значение коэрцитивной силы для противостояния перемагничиванию под воздействием размагничивающих полей. Этим требованиям удовлетворяет соединение Nd2Fe14B, которое склонно к образованию направленной кристаллической текстуры при затвердевании и обладает высоким значением магнитной кристаллической анизотропии.
...
В проекте «Постоянные пленочные магниты на основе сплава Nd—Fe—В», выполняемом в Московском государственном институте стали и сплавов (руководитель — проф., д. ф.-м. н. А. С.Лилеев), методом ионно-плазменного распыления получены магнитотвердые пленочные магниты толщиной 30...300 мкм с магнитной энергией до 35 МГс-Э. Найдены оптимальные условия напыления. Разработана технология получения пленок с кристаллической текстурой, перпендикулярной плоскости пленки, со свойствами: 1ЕС
...
В работе установлено, что в зависимости от температуры подложки, температуры отжига и времени отжига используемым методом напыления можно получать как текстурованные, так и нетекстурованные пленки с коэрцитивной силой у последних до 30 кЭ. В отличие от ранних работ, в которых большие значения коэрцитивной силы пленок достигаются при длительных выдержках при температуре отжига, в настоящей работе показано, что jHc
...
Проведено моделирование петель гистерезиса для ансамбля частиц, имитирующего пленку. Показано, что размеры частиц пленки составляют сотни нанометров и являются однодоменными. Проведено сравнение гистерезисных характеристик магнито-твердого пленочного магнита и спеченных магнитов на основе соединения Nd2Fe14B в интервале температур от 4,2 до 293 К. Установлен однотипный для пленочных и спеченных магнитов характер изменения намагниченности от размагничивающего поля при различных температурах, который обусловлен наличием спинориентационного перехода в соединении Nd2Fe14B и несовершенством кристаллической текстуры в исследуемых магнитах.
...
Основываясь на магнитных и технических свойствах пленок, было предложено их использование в двух приборах: рекламно-информационном, управляемом магнитосенсорами, мультипликаторе (РУММ) и управляемом магнитосенсорами носителе информации картотечном (УНИ), а также для плоского микродвигателя. Получены свидетельства1 на полезную модель. .
...
Магнитомягкими материалами называются ферромагнетики, легко (в малых магнитных полях) намагничивающиеся и перемагничи-вающиеся, т. е. обладающие высокой магнитной проницаемостью р.
...
История разработки магнитомягких материалов шла параллельно с развитием электротехники и электроники. Изобретение новых устройств в области производства, передачи, распределения электрической энергии, а также в области накопления, передачи и обработки информации с помощью электрических сигналов создавало необходимость изучения новых магнитомягких материалов, создания и совершенствования технологии их получения. И наоборот, открытие материалов с более высоким уровнем магнитных свойств зачастую приводило не только к улуч-
...
А. С. Лилеев, А. А. Парилов Управляемый магнитосенсором носитель информации Карточный: Свидетельство на полезную модель № 22577 от 06.08.2001; А. С. Лилеев, А.А. Парилов Рекламно-информационный управляемый магнитосенсорами мультипликатор: Заявка на патент № 2001126012 от 24.09.2001.
...
шению характеристик электротехнических и электронных изделий, но и к разработке устройств нового типа, построенных по другим конструктивным схемам или даже работающих на принципиально новом физическом эффекте. Разное применение приводит к различию требований предъявляемых к материалам магнитопроводов (табл. 8.8).
...
Магнитомягкие материалы традиционно делят на электротехнические стали и прецизионные магнитомягкие сплавы. Из-за особенностей получения и способов формирования оптимальных магнитных свойств в особую группу выделяют аморфные и нанокристаллические магнитомягкие сплавы.
...
Силовые трансформаторы Согласующие трансформаторы Широкополосные трансформаторы Трансформаторы питания Электрические машины
...
Эта группа материалов применяется преимущественно в трех видах изделий: 1) электрические машины (генераторы и электродвигатели), 2) трансформаторы (преимущественно силовые, работающие при низких частотах), 3) выключающие устройства (электромагнитные реле). Поэтому электротехнические стали в соответствии с тремя названными случаями подразделяют на динамные, трансформаторные и релейные стали.
...
Для динамных и трансформаторных сталей требуется высокое значение индукции насыщения и малые потери на перемагничивание. Различие применений этих сталей в том, что в трансформаторных сталях направление магнитного поля неизменно, а динамные стали используются в магнитопроводах, где магнитный поток либо вращается, либо охватывает все направления в плоскости листа. Поэтому трансформаторные стали могут быть текстурованными. Более того, в трансформаторных сталях создание кристаллической текстуры является способом снижения магнитных потерь. В динамных сталях такой способ неприемлем, они должны быть изотропными.
...
Современные электротехнические стали представляют собой сплавы железа с кремнием и иногда алюминием при малом содержании углерода (углерод является вредной примесью, снижающей магнитные свойства). Добавка кремния к железу уменьшает магнитную анизотропию, препятствующую легкому перемагничиванию материала. Для электротехнических сталей наиболее важную роль играют два вида магнитной анизотропии — магнитокристаллическая и магнитоупругая.
...
В электротехнических сталях увеличение содержания кремния снижает как константу магнитокристаллической анизотропии А', (от 45 кДж/м3 при 1 % Si до 28 кДж/м3 при 4,5 % Si), так и магнитострикцию насыщения что облегчает перемагничивание материала и уменьшает потери на гистерезис. Кроме того, введение кремния резко повышает удельное электрическое сопротивление
...
вследствие чего снижаются потери на вихревые токи. Однако легирование железа кремнием приводит к нежелательному снижению индукции насыщения в соответствии с эмпирической формулой Гумлиха:
...
Из-за увеличения хрупкости материалов и связанных с этим трудностей обработки и использования максимальное содержание кремния в
...
Различными технологическими приемами может быть достигнуто такое текстурное состояние, когда ребро куба [001] (направление легкого намагничивания) совпадает с направлением холодной прокатки, а плоскость (НО) совпадает с плоскостью прокатки. Такая текстура обозначается (110)[001 ] и называется ребровой (куб на ребре). При наличии ребровой текстуры в направлении прокатки получаются очень хорошие магнитные свойства, а поперек прокатки ориентирована диагональ грани куба [110] и магнитные свойства ухудшаются.
...
Сталь с ребровой текстурой используется только там, где магнитный поток может совпадать с направлением [001], например для крупных трансформаторов.
...
— нагрев слябов и горячую прокатку при температуре =1370 °С на полосы толщиной 2,0...3,0 мм (высокая температура горячей прокатки определяется тем, что она должна превосходить температуру растворения сульфида марганца MnS);
...
— промежуточный рекристаллизационный отжиг при температурах 800...900°С, в ходе которого происходит первичная рекристаллизация;
...
— вторую холодную прокатку на конечную толщину 0,35...0,27 мм с обжатием около 50 % (большие степени обжатия привели бы к нежелательному сильному росту зерен в процессе их нормального роста и к ослаблению ребровой текстуры);
...
— обезуглероживающий отжиг во влажной азотно-водородной атмосфере при 800...850°С полос толщиной 0,35...0,27 мм (иногда обезуглероживающий отжиг совмещают с рекристаллизационным отжигом полос толщиной 0,80...0,70 мм);
...
— нанесение термостойкого покрытия и высокотемпературный отжиг в сухом водороде при 1100... 1300 °С, обеспечивающий формирование ребровой текстуры в процессе вторичной рекристаллизации;
...
В производстве изотропных электротехнических сталей проводят выплавку, разливку, горячую прокатку и обработку горячекатаной полосы, стремясь обеспечить выплавку и обработку с минимальным количеством вредных примесей (серы, азота, кислорода, углерода) и их дисперсных выделений в виде неметаллических включений и карбидов. Затем проводят холодную прокатку в одну или две стадии. Так, при двухстадийном процессе холодная прокатка сначала проводится с обжатием 70...80%, а затем — 5...2S %. Промежуточный отжиг проводится при 850...950°С с выдержкой продолжительностью 2,5...3,5 мин в обезуглероживающей азотно-водородной атмосфере. Заключительный отжиг проводят при 900...1050 °С в защитной среде. После отжига на полосу наносят электроизоляционное покрытие различного (в зависимости от назначения) состава и свойств: неорганические износостойкие, полуорганические и органические. Покрытия последних двух типов повышают стойкость штампового инструмента.
...
О различных типах электротехнических сталей дает представление классификация, используемая при маркировании сталей. Обозначение марки стали состоит из четырех цифр и, при наличии покрытия, од-ной-двух букв. Первая цифра означает класс стали: 1 — горячекатаная, 2 — холоднокатаная изотропная, 3 — холоднокатаная анизотропная. По степени легирования различают шесть групп сталей (табл. 8.9).
...
Вместе первые три цифры определяют тип стали. Четвертая цифра означает порядковый номер типа стали и уровень основной нормируемой характеристики: 1 — нормальный, 2 — повышенный, 3 — высокий, 4—6 и более — высшие уровни. В стали 8-го типа 4-я и 5-я цифры показывают округленные до десятков значения коэрцитивной силы в А/м (например, сталь 10860 — это горячекатаная нелегированная электротехническая сталь с коэрцитивной силой 64 А/м, т. е. релейная сталь).
...
Буквы в конце марки означают наличие электроизоляционного покрытия: Т - термостойкое покрытие, Ш — покрытие, улучшающее штампуемость (повышающее стойкость штампов), Н — нетермостойкое покрытие.
...
В последние годы в мировой практике проектирования электротехнических устройств наметились две тенденции. Первая — более широкое применение анизотропной стали меньших толщин (0,27 мм и менее). Это обусловлено все возрастающим интересом к экономии электроэнергии при эксплуатации электротехнических устройств. Вторая тенденция — отказ от применения анизотропной стали и переход на изотропную сталь в тех устройствах, где это возможно (например, некоторые типы крупных электрических машин, некоторые типы трансформаторов). Это тоже обусловлено чаще всего экономическими соображениями вследствие более низкой стоимости изотропной стали.
...
Изотропные электротехнические стали предназначены для электрических машин с вращающимися магнитопроводами: генераторов, машинных преобразователей и др. Небольшая часть этих сталей используется также в сварочных трансформаторах, некоторых видах малых распределительных трансформаторов, реле и других изделиях, где магнитный поток не вращается, но охватывает все направления в плоскости листа.
...
Для магнитных цепей, работающих при частотах более 50 Гц (преимущественно от 400 Гц до 20 кГц), предназначены так называемые специальные электротехнические стали. Повышение частоты приводит к увеличению удельных потерь за счет резкого возрастания вихретоковой
...
составляющей потерь. Пониженные потери в электротехнических сталях с 3...3.5 % Si достигаются путем утонения полосы для снижения потерь на вихревые токи и формирования такой структуры и текстуры, чтобы не происходило обычно наблюдаемое при уменьшении толщины листа повышение потерь на гистерезис.
...
При совершенствовании электротехнических сталей проводят исследования во многих направлениях. В традиционной технологии получение острой ребровой текстуры стало возможным благодаря присутствию в стали на границах зерен мелких дисперсных выделений так называемых ингибиторных частиц сульфида марганца MnS, которые тормозят рост зерен в ходе отжигов при температурах ниже 1100...1300 °С. Высокотемпературный отжиг растворяет, по крайней мере частично, эти частицы и создает условия для роста зерен. Подвижность границ зерен с ориентировкой (110)[001] выше, чем других, поэтому и возникает острая ребровая текстура. Большая роль частиц MnS наложила свой отпечаток на технологию: это и высокая температура горячей прокатки, и необходимость проведения холодной прокатки в две стадии. Применение нитрида алюминия A1N вместо MnS в качестве основной ингибиторной фазы позволило перейти к одностадийной холодной прокатке с большими степенями обжатия (80...85 %) и получать трансформаторную сталь с более острой ребровой текстурой, чем в случае традиционной технологии. Нитрид алюминия, обладая высокой устойчивостью, позволяет эффективно стабилизировать границы зерен даже после больших степеней обжатия. Однако для эффективности A1N отжиг после горячей прокатки проводят при сравнительно высоких температурах (950... 1200 °С) с последующим быстрым охлаждением. Дополнительное благоприятное влияние A1N оказывает на магнитные свойства, так как при его растворении алюминий частично переходит в защитную пленку, что создает повышенные растягивающие напряжения. В результате в таком материале снижаются потери на перемагничивание.
...
Еще одним направлением исследования является получение кубической текстуры (100)[001], при которой направление легкого намагничивания лежит не только вдоль направления прокатки, но и в поперечном направлении в плоскости листа. Такую текстуру можно получить, например, путем многократного чередования первичной рекристаллизации и холодной прокатки заготовки, в которой в исходном состоянии Уже имеется ребровая текстура. В одном из методов кубическую текстуру получали путем двукратной прокатки слаботекстурованной заготовки с обжатием при последней прокатке более 80 %.
...
Кубическую текстуру сумели получить также в тонких лентах с помощью вторичной рекристаллизации очень чистого кремнистого железа при отжиге в атмосфере с поверхностно-активными элементами (например серой и кислородом). Примером такой атмосферы является водород с примесью H2S в узком интервале концентраций серы (2...5)-10-4 %. Сера является поверхностно-активным элементом, снижающим наиболее сильно поверхностную энергию тех зерен, которые выходят на поверхность материала кристаллографической плоскостью (100). При этом в зависимости от исходной текстуры (до отжига) может быть получена как кубическая текстура, так и плоскостная кубическая текстура, в которой плоскость ленты совпадает с плоскостью (100), а направления легкого намагничивания [001] расположены в плоскости ленты случайно. В случае плоскостной кубической текстуры (100)[0vw] магнитные свойства изотропны в плоскости прокатки и легко намагничивается по любому направлению. Удельные потери в стали с плоскостной кубической текстурой меньше по сравнению с нетекстурованной изотропной сталью. Поэтому по уровню свойств материал с плоскостной кубической текстурой представляет интерес как динамная сталь. Однако получение кубической текстуры при вторичной рекристаллизации за счет регулирования поверхностной энергии нельзя признать экономичным, поскольку оно требует высокой чистоты металла и строгого контроля за составом атмосферы отжига, многократных холодных прокаток и высокотемпературных промежуточных отжигов.
...
Поиск способов более экономичного формирования кубической текстуры проводят также, используя отжиг электротехнических сталей под напряжением.
...
Повышения магнитных свойств (прежде всего, уменьшения магнитных потерь) электротехнических сталей можно добиться путем формирования особого состояния поверхностного слоя. Для этого используют специальные покрытия, создающие улучшающее магнитные свойства напряженное состояние в поверхностных слоях материала. Применяют лазерную и электроннолучевую обработку.
...
С созданием технологии закалки металлического расплава на быст-ровращающийся валок внимание исследователей вновь обратилось к электротехнической стали с 6,5 % Si — материала с нулевой магнито-стрикцией, пониженным значением Кх
...
сердечников высокочастотных трансформаторов и в то же время, казалось бы, малоперспективного из-за повышенной хрупкости и связанных с этим трудностей изготовления тонких лент по традиционной технологии. Но совершенно новый метод получения ленты конечной толщины ~ 0,2...0,3 мм непосредственно из расплава позволяет избежать многочисленных прокаток с промежуточными отжигами, что внушает надежду на перспективы быстрозакаленной электротехнической стали. Применение метода сверхбыстрой закалки позволило не только получить в промышленном масштабе ленты из сплава Fe—6,5 % Si, но и значительно повысить их технологическую пластичность благодаря малому размеру зерен (5...10 мкм). В результате быстрозакаленные ленты высококремнистой электротехнической стали, находящиеся в микрокристаллическом состоянии, удается подвергать холодной прокатке, резке, штамповке, т. е. наиболее простым способом создавать изделия нужных размеров и формы.
...
В настоящее время в индустриально развитых странах освоена технология получения в широких масштабах микрокристаллических сплавов Fe—Si, содержащих более 4 % (масс.) Si, в виде тонкой ленты (вплоть до толщины 15...20 мкм) и листов, получаемых методом закалки из расплава. В микрокристаллическом состоянии эти сплавы обладают высокой технологической пластичностью — они выдерживают без разрушения загиб до 180° на оправке диаметром 1...2мм. В результате быстрозакаленные электротехнические стали могут подвергаться холодной прокатке и другим механическим воздействиям. Например, лента сплава Fe-4,5 % Si шириной 100 мм и толщиной 0,28 мм, полученная закалкой из расплава по двухвалковой технологии, может без каких-либо трудностей подвергаться холодной прокатке до 0,06 мм.
...
Методом закалки из расплава получены также микрокристаллические электротехнические стали, легированные алюминием, с суммарным содержанием Si и А1 до 6,5 % (масс). Введение до 1,5 % А1 дополнительно улучшает технологическую пластичность микрокристаллических сплавов Fe—Si, причем их пластичность не ухудшается и после отжига до температур 1000 °С.
...
Весьма высокими (после высокотемпературного рекристаллизационно-го отжига в вакууме при 1150... 1250 °С в течение 1...2 ч) оказались магнитные свойства быстрозакаленных электротехнических сталей. При отжиге происходит релаксация закалочных дефектов, увеличивается размер зерен до 1,5...2 мм, формируется (усиливается) плоскостная кубическая текстура. Вследствие протекания этих процессов коэрцитивная
...
сила и потери на перемагничивание падают, а максимальная проницаемость возрастает. В сплаве Fe—6,5 % Si, полученном закалкой из расплава и отожженном при 1200 °С, индукция в поле 160 А/м равна 1,3 Тл, коэрцитивная сила имеет значение всего 4,4 А/м (55 мЭ), а величина потерь при частоте 1 кГц составляет примерно 1/3 от потерь в лучших марках анизотропной холоднокатаной стали с 3 % Si.
...
В быстрозакаленной электротехнической стали может быть создана острая ребровая текстура (110)[001]. Для этого после закалки из расплава ленту подвергают холодной прокатке для формирования начальной текстуры деформации. Большое значение имеет режим холодной прокатки. Путем высокоскоростной деформации с большими обжатиями за каждый проход (е > 30 %) и суммарным обжатием выше 70 % формируется текстура деформации с острой преимущественной компонентой (Ш)[ 112]. Затем проводится высокотемпературный рекристаллизацион-ный отжиг в вакууме при 1150°С, приводящий в результате избирательного роста зерен (вторичной рекристаллизации) к формированию острой ребровой текстуры (110)[001]. В сплаве Fe—4,5 % Si такая обработка обеспечивает чрезвычайно острую ребровую текстуру (с рассеянием всего 1,5°) и превосходные магнитные свойства. Ленты с толщиной 0,06 мм имеют индукцию в поле 640 А/м 5640 = 1,86 Тл, коэрцитивную силу jHc
...
По объему производства прецизионные сплавы значительно уступают электротехническим сталям, однако области их применения гораздо разнообразнее. Об этом разнообразии дает представление табл. 8.10, в которой представлено сложившееся в настоящее время разделение магнитомягких сплавов по основным свойствам и назначению на 7 групп.
...
Лидерами по величине магнитной проницаемости ц являются железоникелевые сплавы с 45...83 % Ni (пермаллои), состоящие из у-твердого раствора замещения с ГЦК решеткой. При ~ 72...83 % Ni (высокони-
...
келевые пермаллои) константа магнитокристаллической анизотропии и магнитострикция насыщения Xs
...
Дополнительную сложность представляет наличие в пермаллоях, кроме изотропного упорядочения, еще одного процесса упорядочения — направленного. Направленное упорядочение заключается в локальной перестройке под действием внутреннего магнитного поля атомной структуры твердого раствора путем перемещения атомов на малые расстояния. При направленном упорядочении энергия системы понижается из-за расположения одноосных дефектов (например, пары атомов Fe-Ni) вдоль направления внутреннего магнитного поля (вектора спонтанной намагниченности М). Процесс направленного упорядочения происходит при температурах ниже точки Кюри и в пермаллоях стремится выстроить все пары Fe—Ni в одном направлении, заданном спонтанной намагниченностью.
...
Для высоконикелевых пермаллоев роль направленного упорядочения не слишком велика из-за доминирования изотропного упорядочения, но Для средненикелевых пермаллоев с 64...68 % Ni, имеющих наибольшую температуру Кюри (580...600 °С), это главный процесс в формировании магнитных свойств. На практике его используют, применяя термомагнитную обработку — отжиг в магнитном поле. В результате приложения достаточно большого внешнего магнитного поля все векторы намагниченности Ms
...
приобретает прямоугольную форму. С помощью термомагнитной обработки прямоугольная петля гистерезиса создается в пермаллоях 65НП, 68НМП и перминварах (сплавах Fe-Ni—Со с 25...30 % Со, легко поддающихся термомагнитной обработке) 34НКМП, 35НКХСП, 37НКДП 40НКМП. Буква П в марке означает прямоугольную петлю гистерезиса.
...
Еще один способ создания прямоугольной петли гистерезиса — формирование кристаллической текстуры с расположением направления легкого намагничивания во всех зернах параллельно направлению последующего намагничивания. Такая текстура — кубическая текстура (100)[001] -создается в сплаве с 50 % Ni марки 50НП. Для этого сплав подвергают холодной прокатке с обжатиями выше 90 % и затем отжигают при высокой температуре (1100... 1150 °С) для протекания первичной рекристаллизации и нормального роста зерен. Аналогичная обработка используется для получения текстуры в сплавах 79НМП и 77НМДП.
...
Сплавы на железокобальтовой основе обладают наиболее высокой индукцией насыщения среди магнитных сплавов — около 2,4 Тл, что используют на практике (табл. 8.10). Наибольшее распространение получили сплавы Fe—Со примерно эквиатомного состава (пер-мендюры). Для них характерна весьма высокая магнитострикция насыщения Xs
...
Кроме высокой индукции, железокобальтовые сплавы обладают наиболее высокой температурой Кюри (до 1050 °С). Это представляет интерес для использования в устройствах, работающих при высоких температурах. Примером является магнитогидродинамический генератор (МГД-генератор), преобразующий тепловую энергию в электрическую с помощью явления электромагнитной индукции. При движении в поперечном магнитном поле с индукцией В проводящей среды (плазмы, жидкого металла и др.) с большой скоростью v,
...
Классификация магнитомягких сплавов, которые помимо магнитных свойств должны обладать дополнительными особыми (так называемыми специальными) свойствами - механическими, тепловыми, коррозионными и другими, без которых применение материалов в определенных устройствах невозможно, какими бы высокими магнитными свойствами они ни обладали, представлена в табл. 8.11.
...
Сплавы Fe-16A1—2Сг имеют низкую магнитострикцию и поэтому обладают повышенной деформационной стабильностью. Добавка 2,3 % рения за счет железа (сплав 16ЮИХ-ВИ) позволяет добиться еще более низкой магнитострикции (ks ~ 3 • Ю-6)
...
Наибольшую износостойкость имеют сплавы типа сендаст с ориентировочным составом Fe—9,6Si—5,4А1 [числа означают содержание элементов в процентах (масс.)], соответствующим области пересечения на концентрационном треугольнике линий нулевых значений Кх
...

Сварка на контактных машинах
Краткий справочник технолога-термиста
Спутник термиста
Новые материалы
Твердые сплавы
Цементация стали
Зварювальні матеріали

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Новые материалы