Разделы сайта

Читаемое

Обновления Sep-2017

Промышленность Ижоры -->  Керамические композиционные материалы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 [ 92 ] 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

приобретает прямоугольную форму. С помощью термомагнитной обработки прямоугольная петля гистерезиса создается в пермаллоях 65НП, 68НМП и перминварах (сплавах Fe-Ni-Co 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 отжитают 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.

Магнитомягкие сплавы на железокобальтовой основе

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 ~ (60...100)- 10 , поэтому их используют также как магнито-стрикционные материалы (табл. 8.11). Одновременно пермендюры имеют относительно невысокую константу магнитокристаллической анизотропии ЛГ], что обусловливает невысокое значение наблюдаемой у этих материалов коэрцитивной силы (30... 160 А/м), достаточно высокую максимальную проницаемость (5500) и малые потери на перемагничивание при высоких индукциях (Р, gy4oo 25 Вт/кг для ленты толщиной 50 мкм). Из-за высокой магнитострикции процессы перемагничивания во многом определяются энергией магнитоупрутой анизотропии, пропорциональной произведению и внутренних напряжений с-. Для релаксации этих напряжений необходимо использовать длительный отжиг с последующим медленным охлаждением. Но в результате такого отжига в сплавах типа пермендюр происходит химическое упорядочение - при температурах ниже 730 °С возникает сверхструктура ЕеСо эквиатомного состава. Как следствие, сплав приобретает повышенную хрупкость, препятствующую выпуску пермендюра в виде тонкой ленты. Для повышения пластичности сплав легируют ванадием (1,5...2 %), что приводит к

повышению удельного электрического сопротивления от 0,08 до 0,4 мкОм м и снижению индукции насыщения от 2,45 до 2,35 Тл.

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, в случае плазмы, достигающей значений ~ 2...2,5 км/с, в генераторе индуцируется электрическое поле напряженностью E = vxB и возникает электрический ток. Магнитная система МГД-генератора должна обеспечивать высокое значение индукции магнитного поля при высоких температурах. Для этих целей, наряду с указанными в табл. 8.10 сплавами, может применяться высококобальтовый сплав 92 К с температурой Кюри 1050 °С. При комнатной температуре у него индукция насыщения не так велика - всего 1,8 Тл, но при 1000 °С, когда все остальные сплавы рассматриваемой группы парамагнитны, сплав 92 К позволяет устойчиво получать индукцию более 0,5 Тл.

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-16Ai-2Cr 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 (А, = 3 10 ) и повышенной проницаемости по сравнению со сплавом 16ЮХ-ВИ. Оба сплава обладают высоким удельным электрическим сопротивлением (1,5мкОм-м) и, как следствие, пониженными потерями на вихревые токи, что является преимуществом для работы при повышенных частотах.

Наибольшую износостойкость имеют сплавы типа сендаст с ориентировочным составом Fe-9,6Si-5,4Al [числа означают содержание элементов в процентах (масс.)], соответствующим области пересечения на концентрационном треугольнике линий нулевых значений Л, и А,. Близкое к нулю значение и А, обусловливает высокую магнитную мяг-



>s о

3 а ш

а>


s Е s §

2 2 X S § и и 2 2 ж I i II

4D ЧО

= 22

, S з: I 5 т 7

I ) z

5 о о

S л S

s я :

§1 о 2

о

1) о

t s ?

кость сплава, свойства которого могут достигать уровня: гд = 30 10 lmax ~ 120 10, 1 А/м. Высокой износостойкостью сендаст облада-

ет благодаря наивысшей среди магнитомягких кристаллических сплавов твердости ( 500 HV). Однако этот сплав чрезвычайно хрупок, так что его использование вызывает повышенные трудности. Необходима прецизионная технология изготовления деталей, исключающая возможность возникновения микротрещин и концентраторов напряжений. Такая технология использует электроискровую резку и шлифование для доводки детали до требуемьгх размеров. В литом сплаве ЮСЮ-ВИ требуется пониженный размер зерна (< 300 мкм) для обеспечения высоких механических свойств. В лабораторных условиях может быть получен сплав с размером зерна 20 мкм, однако меньших размеров зерна, способствующих повышению технологической пластичности сплава, добиться по традиционной технологии не удается. По сравнению с ЮСЮ-ВИ более высокой износостойкостью и технологичностью обладает полученный методом порошковой металлургии (прессованием порошка) сплав ЮСЮ-МП, структура которого состоит из мелкозернистой матрицы с высокой магнитной проницаемостью и тонких слоев оксидов. Оба варианта изготовления сплава ЮСЮ не позволяют получить тонкую ленту, потребность в которой для нужд электроники и приборостроения наиболее велика.

Решением технологических проблем может стать закалка из расплава со скоростью ~ 10 К/с, которая позволяет получить из сендаста микрокристаллические ленты толщиной от 20 до 100 мкм. В микрокристаллическом состоянии сендаст приобретает удовлетворительную технологическую пластичность, а после оптимальных термических обработок (высокотемпературного отжига при 1040... 1220 °С с регулируемой скоростью охлаждения) уровень его магнитных свойств не уступает уровню свойств сплава, полученного по традиционной технологии. При отжиге происходит уменьшение дефектности структуры (плотности дислокационных петель, концентрации вакансий закалочного происхождения, плотности суб микропор), выравнивание концентрационной неоднородности внутри зерен (и, следовательно, приближение химического состава в каждом микрообъеме закаленного сендаста к среднему составу, отвечающему нулевым значениям и Х), рост среднего размера зерна (на порядок и более). В процессе охлаждения при температурах около 1000 °С в сендасте происходит фазовый переход типа порядок-беспорядок (сверхструктура В2 со стехиометрическим составом АВ сменяется сверхструктурой DO3 со стехиометрическим составом AjB). Предполагают, что пе-



реход В2 DO3 обусловливает появление высоких внутренних напряжений из-за различия удельных объемов этих фаз. При ускоренном охлаждении напряжения не успевают релаксировать и тем самым эффективно препятствуют процессам перемагничивания. Поэтому охлаждение до температур 550 °С производят медленно, со скоростью 60 °С/ч. Ниже 550 °С ленточные образцы охлаждают на воздухе, вне печи. Такая обработка позволяет получить рекордное для сендаста значение коэрцитивной силы 0,64 А/м (8 мЭ).

Аморфные и нанокристаллические сплавы

Способы получения аморфного состояния могут быть отнесены к одной из следующих групп; закалка из жидкого состояния (спиннингование расплава, центробежная закалка, метод выстреливания, метод молота и наковальни, вытягивание расплава в стеклянном капилляре и др.), закалка из газовой фазы (вакуумное напьшение, ионно-плаз-менное распьшение, химические реакции в газовой фазе и др.), аморфизация кристаллического тела при высокоэнергетических воздействиях (облучение частицами поверхности кристалла, лазерное облучение, воздействия ударной волной, ионная имплантация и др.), химическая или электрохимическая металлизация.

В практике получения аморфных магнитомягких сплавов наибольщее распространение получила быстрая закалка расплава методом спиннингования. Этим методом получают аморфные ленты путем заливки расплава на поверхность быстровращающегося цилиндрического валка из металла с высокой теплопроводностью. Чем больще скорость вращения валка (обычно 30...50 м/с) и чем тоньше лента (10...60 мкм), тем выше скорость охлаждения расплава и легче получить аморфную структуру. Типичные значения скорости охлаждения составляют 10... 10 К/с.

Для получения аморфного состояния при указанных скоростях охлаждения сплав должен содержать достаточное количество элементов-амор-физаторов. К аморфизаторам относят некоторые неметаллы (бор, кремний, фосфор, углерод), а также некоторые металлы (цирконий, гафний и др.). Соответственно аморфные металлические сплавы разделяются на сплавы металл-неметалл и металл-металл.

Аморфные металлические сплавы имеют высокое удельное электрическое сопротивление ( 1,5 мкОм м), что в несколько раз выше, чем у кристаллических сплавов близкого химического состава. Это позволяет применять аморфные магнитомягкие сплавы при повышенных частотах.

Аморфные сплавы имеют высокую твердость, сравнимую с твердостью закаленной среднеуглеродистой стали. При этом аморфные ленты имеют высокую технологическую пластичность, их можно подвергать холодной прокатке, штамповке, навивке в рулоны и т. п. Благодаря высоким значениям твердости увеличивается износостойкость сердечников магнитных головок по отношению к истиранию магнитной лентой.

Химический состав аморфных сплавов обозначают символами химических элементов с цифровыми индексами, которые указывают содержание данного элемента в атомных процентах, например Feg,B3Sig. Согласно техническим условиям, разработанным ЦНИИЧМ им. Бардина, при маркировке сплавов элементы обозначаются так же, как для легированных сталей (например, 24КСР). Числа перед буквенным обозначением элемента указывают его среднее содержание в процентах (масс). Содержание неметаллических элементов-аморфизаторов в марочном обозначении не указьшается. Сплавы, выпускаемые ВНИИ материалов электронной техники (г. Калуга), обозначаются буквами АМАГ с кодовым номером. Аморфные сплавы в промышленных масштабах в США производит фирма Allied Signal под маркой Metglas (сокращение от часто используемого названия металлическое стекло ), в ФРГ - фирма Vacuumschmeke под маркой Vitrovac, в Японии - фирма НИасЫ Metals под маркой Amomet. К этим названиям добавляется кодовое число.

По химическому составу магнитомягкие аморфные сплавы разделяют на железные, железоникелевые и кобальтовые.

Аморфные сплавы на основе железа

Сплавы на основе железа характеризуются высокой магнитной индукцией насыщения (5 = 1,5...1,6 Тл) и низкими потерями на перемагничивание при обычных и повышенных частотах. Так, сплав Ре§,В(з514С2 имеет индукцию насыщения 1,6 Тл и потери Р, здр = 0,06 Вт/кг значительно ниже, чем в традиционных электротехнических сталях. Сплав 2НСР, хотя и обладает более низкой индукцией насыщения (1,5...1,55 Тл), однако весьма прост в изготовлении, восприимчив к термической обработке, имеет низкие потери при повышенных частотах (при частоте 20 кГц и индукции 0,2 Тл потери равны 9 Вт/кг). Благодаря этим свойствам из всех выпускаемых аморфных магнитомягких сплавов на основе железа около 30 % составляет данный сплав.

Аморфные сплавы на основе железа применяются как материалы идя сердечников высокочастотных трансформаторов различного назначения, дросселей, магнитных усилителей. Это обусловлено низкими суммарны-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 [ 92 ] 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка