способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов
Классы МПК: | H01F1/153 аморфные металлические сплавы, например стекловидные металлы C21D6/04 закалка путем охлаждения ниже 0°C |
Автор(ы): | Зайченко С.Г., Глезер А.М., Ганьшина Е.А., Перов Н.С., Качалов В.М. |
Патентообладатель(и): | Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-04-21 публикация патента:
20.08.2000 |
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, в частности, при производстве дросселей, магнитных усилителей, трансформаторов. Предложенный способ включает отжиг при температурах, превышающих температуру Кюри сплавов. При этом перед отжигом проводят криогенную обработку изделия, обеспечивающую скорость его охлаждения не менее 104-105 oC/с. Время обработки определяют из соотношения
= C1exp[-C2
t/(R)2]+
2, где
- коэффициент температуропроводности, м2/с, R - половина средней толщины изделия, м, t - время полного охлаждения, с, C1 и C2 - константы, определяемые формой изделия,
2 - время, необходимое для перехода аморфного сплава в состояние нового метастабильного равновесия. Техническим результатом изобретения является повышение магнитной индукции B и индукции технического насыщения Bs при неизменной величине коэрцитивной силы в слабых магнитных полях (< 1 Э) и снижение ее в сильных (> 10 Э), уменьшение потерь на перемагничивание и увеличение КПД устройств, содержащих изделия из магнитомягких аморфных сплавов. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
Рисунок 1
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154084/964.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154023/945.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154084/964.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154023/945.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154084/964.gif)
Формула изобретения
1. Способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, включающий отжиг при температурах, превышающих температуру Кюри сплавов, отличающийся тем, что перед отжигом проводят криогенную обработку изделия, обеспечивающую скорость его охлаждения не менее 104 - 105 oC/с, а время обработки определяют из соотношения![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154084/964.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154023/945.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154084/964.gif)
где
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154023/945.gif)
R - половина средней толщины изделия, м;
t - время полного охлаждения, с;
C1 и C2 - константы, определяемые формой изделия;
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154084/964.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве изделий из магнитомягких аморфных сплавов, в частности дросселей, магнитных усилителей, трансформаторов. Известно, что в исходном (свежезакаленном) состоянии магнитомягкие аморфные сплавы в качестве магнитомягких материалов практически не применяют. Отжиг изделий из магнитомягких аморфных сплавов используют для снятия навивочных и закалочных напряжений с целью формирования наиболее благоприятной доменной структуры, позволяющей значительно повысить магнитную индукцию, индукцию технического насыщения, снизить коэрцитивную силу, потери на перемагничивание и достичь оптимальных для используемого аморфного сплава эксплуатационных характеристик. Известен способ обработки изделий из аморфных магнитомягких сплавов, включающий нагрев до 410-420oC и выдержку при этой температуре в течение 30 мин в атмосфере азота [1]. Однако известный способ не только не повышает, а в ряде случаев ухудшает магнитные характеристики сплавов по сравнению с отожженными в воздушной атмосфере. Прототипом предлагаемого способа обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов является отжиг [2]. Его проводят при температурах, превышающих температуру Кюри сплава, во временном интервале от нескольких минут до десятков часов. Охлаждение изделий из магнитомягких аморфных сплавов проводят со скоростью ~10oC/мин. Однако этому способу обработки присущ ряд недостатков. Основным из них является следующий. Хорошо известно, что величина индукции технического насыщения Bs является константой, зависящей только от состава сплава. Максимальное значение Bs в пределах аморфного состояния магнитомягкого сплава находят варьированием температуры и продолжительности отжига. Из этого следует основной недостаток прототипа: дальнейшее повышение Bs магнитомягкого аморфного сплава в пределах его аморфного состояния за счет температурно-временных параметров отжига невозможно. Другим существенным недостатком прототипа является невозможность снижения потерь на перемагничивание за счет повышения магнитной индукции без изменения исходного состава аморфного магнитомягкого сплава. Технический результат, достигаемый новым способом обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, заключается:1) в повышении магнитной индукции В и индукции технического насыщения Bs при неизменной величине коэрцитивной силы в слабых магнитных полях (<1 Э) и снижении ее в средних и сильных (>10 Э);
2) в уменьшении потерь на перемагничивание и, как следствие, увеличении коэффициента полезного действия устройств, содержащих изделия из магнитомягких аморфных сплавов. Указанный технический результат достигается тем, что в способе обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, включающем отжиг при температурах, превышающих температуру Кюри сплавов, согласно изобретению перед отжигом проводят криогенную обработку изделия, обеспечивающую скорость его охлаждения не менее 104-105 oC/с, а время обработки
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154084/964.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154084/964.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154023/945.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154084/964.gif)
где
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154023/945.gif)
R - половина средней толщины изделия [м],
t - время полного охлаждения изделия [с],
C1 и С2 - константы, определяемые формой изделия,
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154084/964.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154023/945.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154023/945.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154084/964.gif)
![способ обработки изделий из магнитомягких аморфных сплавов, патент № 2154869](/images/patents/317/2154049/177.gif)
1. Величина магнитной индукции аморфного магнитомягкого сплава после предварительной криогенной обработки с последующим отжигом превышает величину магнитной индукции отожженного сплава на величину 15-20%. 2. Аморфный сплав уже после криогенной обработки обладает более высокими магнитными характеристиками, чем свежезакаленный. 3. Отжиг значительно увеличивает различия магнитных свойств сплава с предварительной криогенной обработкой, причем эти отличия проявляются уже в области магнитных полей малой напряженности (<0,25 Э) (см. табл. 1). 4. Величина коэрцитивной силы не только не увеличивается у сплава после предварительной криогенной обработки и последующего отжига, но даже уменьшается в магнитных полях средней и высокой напряженности. Таким образом предложенная обработка изделий из магнитомягких аморфных сплавов позволила более полно реализовать их магнитные свойства. Кроме того, было исследовано 5 магнитомягких сплавов на основе железа, систем железо-кобальт, кобальт-железо-никель и кобальт-никель с добавками металлоидов. Во всех случаях магнитомягкие сплавы после предварительной криогенной обработки с последующим отжигом имели более высокие магнитные характеристики, в частности более высокую магнитную индукцию и индукцию технического насыщения, чем сплавы, обработка которых включала только отжиг, а коэрцитивная сила не возрастала, несколько уменьшаясь в полях средней и высокой напряженности. Источники информации
1. Патент РФ N 2121520, МПК6 С 22 С 45/02, 10.11.98. 2. Патент РФ N 2044352, МПК6 H 01 F 1/153, С 22 С 38/32, 45/02, 20.09.95.
Класс H01F1/153 аморфные металлические сплавы, например стекловидные металлы
Класс C21D6/04 закалка путем охлаждения ниже 0°C