Способ обработки магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт

Авторы патента:

Корзникова Галлия Фердинандовна (RU)

Корзников Александр Вениаминович (RU)

Ковнеристый Юлий Константинович (RU)

H01F1/032 - Магниты; индуктивности; трансформаторы; выбор материалов, обеспечивающих магнитные свойства (керамические составы на основе ферритов C04B 35/26; сплавы C22C; термомагнитные приборы H01L 37/00; громкоговорители, микрофоны, адаптеры или подобные акустические электромеханические преобразователи H04R)

C21D8/12 - при изготовлении изделий с особыми электромагнитными свойствами

Владельцы патента RU 2281339:

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к обработке магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт. Предложен способ обработки магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт, включающий термическую обработку путем гомогенизации, закалки, термомагнитной обработки и многоступенчатого отпуска на получение максимальных магнитных гистерезисных свойств. При этом после многоступенчатого отпуска проводят пластическую деформацию сдвигом в условиях гидростатического давления. Технический результат - получение магнитотвердого сплава, имеющего высокий уровень магнитных свойств при достаточном уровне пластичности. 1 табл.

Изобретение относится к области производства постоянных магнитов из деформируемых магнитотвердых сплавов системы Fe-Cr-Со, которые находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства.

В настоящее время деформируемые магнитотвердые сплавы системы Fe-Cr-Со (ГОСТ 24897-81) предназначены для производства высококачественных постоянных магнитов, которые используются в самых различных приборах и машинах, т.к. обладают уникальным сочетанием своих магнитных гистерезисных (на уровне сплавов ЮНДК) и механических (в первую очередь прочностных) свойств. Высокие пластические свойства FeCrCo сплавов в определенном структурном состоянии (например, после закалки от температур выше 950°С) позволяют подвергать их всем видам обработки металлов давлением (прокатке, волочению, штамповке и т.д.) и всем видам лезвийной обработки (точению, фрезерованию и т.д.), что в условиях крупносерийного производства постоянных магнитов резко снижает их себестоимость.

Однако в высококоэрцитивном состоянии (т.е. в состоянии максимальных магнитных гистерезисных свойств) прочность (σ_в) FeCrCo сплавов достигает максимальных значений (σ_в=800-1000 МПа), а пластичность (δ) падает до нуля. Тем не менее производители и разработчики высокооборотных (до 100000 об/мин и выше) машин и механизмов, в которых магнитотвердые материалы составляют основу (гироскопы, центрифуги по обогащению урана, управляемые маховики, электрошпиндели, турбокомпрессоры и т.д.), постоянно выставляют требование получить у магнитотвердого материала определенную пластичность (хотя бы в пределах 2-3%) в высококоэрцитивном состоянии.

Из уровня техники известен способ обработки магнитотвердых сплавов системы Fe-Cr-Со (SU № 1520114, 07.11.89 г., Бюллетень № 41). Способ включает гомогенизацию, закалку, термомагнитную обработку и многоступенчатый отпуск. После полного цикла обработки сплавы обладают максимальными магнитными свойствами, но полным отсутствием пластичности, что не позволяет их использовать в ряде машин и механизмов.

Задачей, на которое направлено предлагаемое изобретение, является получение определенной пластичности в высококоэрцитивном состоянии. Техническим результатом является получение магнитотвердых сплавов системы Fe-Cr-Со с требуемым сочетанием магнитных гистерезисных свойств и пластичности.

Технический результат достигается тем, что предлагается способ обработки магнитотвердых сплавов системы Fe-Cr-Со, включающий термообработку путем гомогенизации, закалки, термомагнитной обработки и многоступенчатого отпуска на получение максимальных магнитных свойств, при этом после многоступенчатого отпуска проводят пластическую деформацию сдвигом в условиях гидростатического давления.

Поставленная задача была решена для магнитотвердых деформируемых FeCrCo сплавов путем пластической деформации материала в условиях гидростатического (квазигидростатического) давления. Диск диаметром 8 мм и толщиной 0,2 мм из сплава 22Х15КА (ГОСТ 24897-81), прошедшего полный цикл термической обработки (гомогенизацию, закалку, термомагнитную обработку и многоступенчатый отпуск) на получение максимальных магнитных гистерезисных свойств, помещали между наковальнями Бриджмена и методом сложного нагружения проводили пластическую деформацию сдвигом (поворот приблизительно на 90°). В результате у материала появляется пластичность (диск выдержал пластическую деформацию путем изгиба приблизительно на 90° без разрушения), в то время как магнитные свойства хотя и уменьшились приблизительно на 5-10% (см. таблицу 1), тем не менее остались на достаточно высоком уровне, обеспечивающем все требования эксплуатации механизмов.

Элетронно-микроскопическое исследование деформированного образца показало, что пластическая деформация образца магнитотвердого FeCrCo сплава, находящегося в высококоэрцитивном состоянии, во-первых, происходит преимущественно путем двойникования по границам зерен и, во-вторых, при пластической деформации происходит исчезновение концентрационных неоднородностей, обеспечивающих высококоэрцитивное состояние. Структура высококоэрцитивного состояния α₁+α₂ (где α₁ - сильномагнитные наночастицы в слабомагнитной α₂ матрице) переходит в структуру исходного α твердого раствора, который является очень пластичным (выдерживает свыше 99% холодной деформации при прокатке). Таким образом, после проведения оптимальной пластической деформации (с точки зрения получения требуемого сочетания магнитных свойств и пластичности) FeCrCo сплавов в высококоэрцитивном состоянии мы получаем структурно-композиционный материал (зерна размером 300-500 мкм, находящиеся в высококоэрцитивном состоянии и имеющие высокую хрупкость, окаймлены тонкими магнитомягкими высокопластичными прослойками толщиной в несколько нанометров), который обеспечивает и высокий уровень магнитных гистерезисных свойств, и вполне приличный уровень пластичности материала. При значительной пластической деформации FeCrCo материала, находящегося в высококоэрцитивном состоянии, происходит значительная деградация магнитных гистерезисных свойств.

Таблица 1. Магнитные и механические свойства сплава 22Х15КА в высококоэрцитивном состоянии до и после пластической деформации.
Свойства	До пластической деформации	После пластической деформации
Остаточная индукция В_r, кГс	14,0	12,8
Коэрцитивная сила Н_св, Э	580	560
Максимальное энергетическое произведение (ВН)_макс., МГс·Э	6,0	5,5
Предел прочности σ_в, МПа	1000	800
Угол изгиба при испытании на изгиб, град.	0	≈90

Способ обработки магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт, включающий термическую обработку путем гомогенизации, закалки, термомагнитной обработки и многоступенчатого отпуска на получение максимальных магнитных гистерезисных свойств, отличающийся тем, что после многоступенчатого отпуска проводят пластическую деформацию сдвигом в условиях гидростатического давления.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к магнитным материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов с металлами группы железа.

Способ получения магнитострикционной ленты // 2279489

Изобретение относится к области металлургии и касается получения микрокристаллической магнитострикционной ленты из сплава на основе системы железа - алюминия. .

Способ получения магнитной жидкости // 2276420

Изобретение относится к области получения магнитных жидкостей, а также к области синтеза основного компонента магнитной жидкости феррофазы (высокодисперсного магнетита) из отходов травильного и гальванического производства.

Элемент датчика, содержащий наномагниты // 2274917

Изобретение относится к области металлургии, а именно к магнитным материалам, в частности к использованию осевой симметрии для задания магнитных свойств материалам.

Аморфный магнитомягкий сплав на основе кобальта // 2273680

Изобретение относится к металлургии прецизионных сплавов на основе кобальта, которые могут применяться для изготовления высокопрочных аморфных материалов в виде лент с высоким значением магнитной проницаемости.

Магнитомягкий композиционный материал на основе железа и способ его изготовления // 2269174

Изобретение относится к металлургии, в частности к аморфным и нанокристаллическим магнитомягким сплавам, получаемым в виде тончайшей ленты литьем плоского потока расплава на поверхность охлаждающего тела и скоростной закалки, используемым для изготовления трансформаторов и дросселей.

Магнитомягкий аморфный сплав // 2269173

Изобретение относится к металлургии, в частности к аморфным магнитомягким сплавам, используемым для изготовления трансформаторов, дросселей и тороидальных витых магнитопроводов.

Ферритовый материал // 2257629

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к ферритовым материалам, использующимся в невзаимных СВЧ-устройствах, например вентилях, циркуляторах высокого уровня мощности.

Способ изготовления анизотропного стронциевого феррита // 2256534

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению постоянных магнитов из стронциевых ферритов. .

Способ получения быстроотвержденного сплава для магнита // 2255833

Способ получения магнитострикционной ленты // 2279489

Способ регулирования распределения ингибиторов при производстве полосовой текстурованной электротехнической стали // 2279488

Изобретение относится к способу регулирования распределения ингибиторов роста зерен при производстве полосовой текстурованной электротехнической стали. .

Способ термической обработки холоднокатаных полос изотропной электротехнической стали // 2278171

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к технологии обезуглероживающе-рекристаллизационного отжига холоднокатаных полос изотропной электротехнической стали в агрегатах непрерывной термообработки с защитными контролируемыми атмосферами.

Агрегат частиц оксида магния // 2271406

Изобретение относится к агрегату частиц оксида магния, имеющему контролируемую структуру частиц. .

Способ производства изотропной электротехнической стали // 2270261

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству изотропной электротехнической стали, применяемой для изготовления магнитопроводов электрической аппаратуры, работающей во вращающемся магнитном поле.

Способ производства изотропной электротехнической стали с повышенной магнитной индукцией // 2266340

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам получения изотропной электротехнической стали. .

Агрегат частиц оксида магния // 2245392

Изобретение относится к агрегату частиц оксида магния, имеющему контролируемую структуру частиц. .

Анизотропная электротехническая сталь и способ ее получения // 2243282

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению анизотропной электротехнической стали. .

Сплав на основе железа и способ его производства // 2238996

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению магнитотвердых сплавов для постоянных магнитов, которые применяются в авто- и авиастроении, приборостроении, медицине, электротехнике, в вычислительной технике и т.п.

Способ улучшения магнитных свойств листов текстурированной электротехнической кремнистой стали посредством лазерной обработки // 2238340

Изобретение относится к производству листов текстурированной электротехнической стали с высокими магнитными свойствами. .

Способ производства электротехнической стали с зерном, ориентированным в плоскостях (110) [001], с использованием непрерывного литья полосы // 2285058

Изобретение относится к области производства полосы, предназначенной для дальнейшей обработки и получения электротехнической стали с зерном, ориентированным в плоскостях (110)[001]