Аморфный магнитомягкий сплав

 

Использование: в производстве изделий из магнитомягких сплавов с линейной петлей гистерезиса, в дросселях и трансформаторах. Сущность изобретения: аморфный сплав системы Fe Si B дополнительно содержит Zn и/или Al при следующем соотношении компонентов, ат. B 11 16; Si 4 -8; Zn и/или Al 0,5 5; Fe остальное. Получают сплав с линейной петлей гистерезиса K_п < 0,2 и повышенными полями выхода в насыщение до 90 Э. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в производстве изделий из магнитомягких сплавов с линейной петлей гистерезиса, в частности в дросселях и трансформаторах.

Для изготовления сердечников с линейной петлей гистерезиса используются традиционные кристаллические материалы: ферриты, электротехнические стали, пермаллои. Линейная форма петли гистерезиса достигается созданием в магнитопроводе немагнитного зазора путем прецизионной резки [1] Недостатками указанных сердечников являются высокая трудоемкость операции прецизионной резки и повышенные поля рассеяния в зазоре.

Наиболее близким по составу и техническим параметрам к изобретению является аморфный сплав [2] состав которого описывается формулой: Fe_aSi_bB_c, где a, b, c атомные проценты в пределах а 75-78,5; b4-10,5; с 11-21; сумма a+b+c 100.

Недостатками данного сплава являются: достижение линейной формы петли гистерезиса после отжига только в поперечном магнитном поле, что усложняет технологию и оборудование для термообработки; недостаточна величина поля выхода в насыщение параметра, определяющего эффективность работы ряда электромагнитных устройств, например дросселей.

Изобретение направлено на достижение линейной формы петли гистерезиса магнитных элементов после термообработки без приложения магнитного поля и получение повышенных полей выхода в насыщение путем дополнительного введения в аморфный сплав системы Fe-Si-B элементов Zn и/или Al при следующем соотношении компонентов, ат. B 11-16 Si 4-8 Zn и/или Al 0,5-5 Fe Остальное Дополнительное введение Zn и/или Al способствует наведению поперечной анизотропии.

Введение Zn и/или Al в отдельности или суммарно выше 5% нецелеосообразно по следующим причинам: повышается хрупкость и дефектность лент в процессе их изготовления; не происходит дальнейшего заметного роста поля выхода в насыщение; снижается индукция насыщения.

При уменьшении содержания Zn и/или Al менее 0,5% не достигается линейности петли гистерезиса при отжиге без поля и снижается поле выхода в насыщение.

Указанные количества металлоидов В и Si в сочетании с добавками Zn и/или Al обеспечивают высокую технологичность производства лент в аморфном состоянии.

П р и м е р. Экспериментальные образцы сплавов (см. таблицу) получали в виде лент толщиной 15-20 мкм, шириной 10 мм методом закалки расплава на медном вращающемся диске. Из полученных образцов лент изготавливали кольцевые магнитопроводы со средним диаметром 0,02 м и массой 2 г, на которых после отжига испытывались магнитные свойства: В₂ индукция в поле 2 Э (16 А/м); В₁₀ индукция в поле 10 Э (79,6 А/м); К_п В₂/В₁₀ коэффициент прямоугольности, равный отношению остаточной индукции к индукции в поле 10 Э; кривая намагничивания.

Измерения проводились по ГОСТ 8.377-80. Поле выхода в насыщение Н_а определялось известным графическим методом по кривой намагничивания, как точка пересечения двух касательных к ней, одна из которых проходит через начало координат, а другая через точку, соответствующую индукции технического насыщения.

Отжиг магнитопроводов проводили без приложения магнитного поля в воздушной среде при температурах, необходимых для достижения оптимальных магнитных свойств (325-400^оС) в течение 0,5 ч с последующим охлаждением со скоростью 10^оС/мин.

Для сравнения были изготовлены магнитопроводы из сплава Fe-Si-B без легирующих добавок и отожжены с приложением магнитного поля и без него.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из приведенных данных, дополнительное введение в сплав присадок Al и/или Zn в количествах 0,5-5% позволяет после отжига без приложения магнитного поля получать устойчивую линейную петлю гистерезиса (К_п 0,08-0,20) и высокие поля выхода в насыщение (Н_а до 90 Э), что значительно превышает аналогичные параметры сплава прототипа не только после его отжига без поля, но и в поле.

Использование данного изобретения позволит: получить магнитомягкий сплав с устойчивой линейной петлей гистерезиса (низким значением коэффициента прямоугольности К_п < 0,2) и высоким значением поля выхода в насыщение (Н_а до 90 Э) и создать электромагнитные устройства, например, дроссели с высокими техническими параметрами; упростить оборудование и снизить трудоемкость термической обработки за счет исключения магнитного поля при отжиге.

Формула изобретения

АМОРФНЫЙ МАГНИТОМЯГКИЙ СПЛАВ на основе железа, содержащий бор и кремний, отличающийся тем, что сплав дополнительно содержит цинк и/или алюминий при следующем соотношении компонентов, ат.

Бор 11 16 Кремний 4 8 Цинк и/или алюминий 0,5 5,0
Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1