Способ получения магнитострикционных материалов

Способ получения магнитострикционных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения магнитных материалов с высокими значениями магнитострикции. Предлагается способ изготовления материалов на основе интерметаллических соединений железа с редкоземельными элементами типа RFE<SB POS="POST">2</SB>. Целью изобретения является повышение прочностных характеристик. Предложенный способ отличается от известного тем, что изготавливают отливку состава R<SB POS="POST">1+X</SB>FE<SB POS="POST">2-X</SB>(X≤0,3 с более высоким содержанием редкоземельного элемента, чем в стехиометрическом составе, перед началом термообработки на поверхности слитка создают тонкий слой из металла М, образующего с редкоземельным элементом эвтектику с более низкой температурой эвтектического превращения, чем исходные компоненты, а режим термообработки подбирают таким образом, чтобы металл М из поверхностного слоя проникал в объем слитка преимущественно за счет диффузии по границам зерен с образованием в межзеренном пространстве упрочняющей фазы (предположительно, M<SB POS="POST">2</SB>R). ЭТО ПОЗВОЛЯЕТ, ИЗМЕНЯЯ ПАРАМЕТР Х И ТОЛЩИНУ СОЗДАВАЕМОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ, ПОЛУЧАТЬ МАТЕРИАЛЫ С ОПТИМАЛЬНЫМ СООТНОШЕНИЕМ МАГНИТОУПРУГИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ, ОБЛАДАЮЩИЕ БОЛЕЕ ВЫСОКОЙ ПРОЧНОСТЬЮ, ЧЕМ МАТЕРИАЛЫ АНАЛОГИЧНОГО СОСТАВА ТИПА R<SB POS="POST">1+X</SB>FE<SB POS="POST">2-X</SB>, БЕЗ СУЩЕСТВЕННОГО СНИЖЕНИЯ МАГНИТОУПРУГИХ ПАРАМЕТРОВ. 2 ТАБЛ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 20 А1 (51) 4 H 01 F 1/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCOP (21) 4299764/31-02 (22) 01.07.87 (46) 07,05.89. Бюл. ¹ 17 (71) Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола (72) Е.В.Долгих, Г.Н.Федюкина и Л.Н.Бабушкина (53) 621.14.018.58(088.8) (56) Savage Н. I. et. а1. IEEE. Trans.

Magn. 1975, part I, V. 11, № 5, р. 1355 °

Авторское свидетельство СССР

¹ 803727, кл. Н 01 Р 1/08, опублик.

25.10.79. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения магнитных материалов с высокими значениями магнитострикции. Предлагается способ изготовления материа-. лов на основе интерметаллических соединений железа с редкоземельными элементами типа RFe . Целью изобретения-является повышение прочностных характеристик. Предложенный способ

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам изготовления магнитных материалов на основе интерметаллических соединений типа

RFe, rpe R — редкоземельный элемент

-с высокими магнитомеханическими параметрами.

Цель изобретения — повышение прочностных характеристик. отличается от известного тем, что изготавливают отливку состава

R +„Fe „(Х 0,3) )с более высоким содержанием редкоземельного элемента, чем в стехиометрическом составе, перед началом термообработки на поверхности слитка создают тонкий слой из металла M образующего с редкоземельным элементом эвтектику с более низкой температурой эвтектического превращения, чем исходные компоненты, а режим термообработки подбирают таким образом, чтобы металл М из поверхностного слоя проникал в объем слитка преимущественно за счет диффузии по границам зерен с образованием в межзеренном пространстве упрочняющей фазы (предположительно, М R)

Это позволяет, изменяя параметр Х и толщину создаваемого поверхностно— го слоя, получать материалы с оптимальным соотношением магнитоупругих и механических свойств, обладающие более высокой прочностью, чем материалы аналогичного состава типа

Н „Ре „, без существенного снижения магнитоупругих параметров. 2 табл, Способ осуществляют следующим образомм.

Смесь компонентов заданного состава, содержащую редкоземельный элемент R и железо, плавят в электродуговой печи с нерасходуемым электродом на медном водоохлаждаемом поде в атмосфере инертного газа, разливают в изложницу заданной формы и

1478260

55 отжигают для получения заданного уровня свойств.

Предложенный способ отличается от известного тем, что готовят исходную смесь компонентов с более высоким содержанием редкоземельного элемента, чем в стехиометрическом составе таким образом, что после вь1плавки получают отливку состава

К„„Ре „. Перед началом термообработки на поверхности отливки создают тонкий слой из металла М, образующего с редкоземельным элементом эвтектику с более низкой температурой эвтектического перехода, чем в исходной смеси компонентов, а режим термообработки подбирают таким образом, чтобы металл М из поверхностного слоя проникал вглубь материала за счет диффузии по границам зерен, образуя в материале упрочняющую фазу (предположительно, состава RM ).

В результате термообработки получают материал, состоящий из зерен фазы КРеп, обладающих высокими магнитоупругими параметрами, прочность сцепления которых повышена за счет образования в межзеренных областях упрочняющей фазы.

Предложенный способ позволяет получать высокопрочные материалы с и уровнем магнитострикции порядка 10 .

Способ опробован при изготовлении материала на основе интерметаллического соединения ТЬРеп с использованием меди в качестве упрочняющей добавки. Исходную шихту состава э +хРе -х (1 = 01 Оэ05э Оэ10в Ов15 °

6,20; 0,25; 0,30) помещают на водоохлаждаемый медный под камеры электродуговой печи с нерасходуемым вольфрамовым электродом. Используют изложницу цилиндрической формы, внутреннюю поверхность которой выстилают медной фольгой толщиной 50 мкм таким образом, чтобы она плотно прилегала к поверхности. Инертную атмосферу в печи создают откачкой форвакуумным насосом и последовательной трехкратной промывкой аргоном. После 50 двойного электродугового переплава исходной шихты закристаллизованный слиток помещают на изложницу и расплавляют с помощью электрической дуги для разливки в изложницу. При взаимодействии расплава с медной фольгой на поверхности слитка получают тонкий слой меди с образование в приповерхностном слое соединений системы Tb-Fe-Cu.

Полученные слитки отжигают при

900"С в течение 30 мин.

Свойства полученных материалов (h и — продольная магнитострикция;

f — остаточная деформация петли магнитомеханического гистерезиса, Я,„

Сваг механическая прочность на сжатие;

G — механическая прочность на растяжение) приведены в табл. 1.

При заданной толщине поверхностного слоя (медь 50 мкм) свойства материала повьппаются с ростом параметра Х. Низкий уровень свойств при малых Х обусловлен тем, что при этом мал объем межзеренных областей, обогащенных тербием, что затрудняет диффузию меди из приповерхностного слоя вглубь материала и образование межзеренной упрочняющей фазы, а образование приповерхностного слоя снижает магнитоупругие характеристики материала.

При больших значениях Х (0,25-0,3 и более) механическая прочность не ухудшается, но при этом уменьшается объем фазы TbFe2 что приводит к снижению магнитоупругих характеристик.

Таким образом, изменяя толщину нанесенного слоя и концентрацию компонентов, можно управлять соотношением магнитоупругих и механических параметров, оптимизируя характеристики материалов, В табл. 2 сравниваются свойства материалов, полученных по предложенному способу, по известному и по способу упрочнения эвтектикой.

Из табл. 2 видно, что предлагаемый способ позволяет получать материалы с более высокими механическими характеристиками, при этом в материалах аналогичного состава по содержанию К и Fe упрочнение достигается без существенного снижения магнитоупругих свойств.

Предлагаемый способ может быть использован при получении материалов для магнитострикционных преобразова-.телей и чувствительных элементов запоминающих датчиков давления и ускорения.

Формула изобретения

Способ получения магнитострикционных материалов на основе интерТаблица 1

Х 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,3 Примечание

-Г, K„10

220 410 420 405 400

160 180

480 600

Приб, .

= 60 МПа

ПриН=

1600 кА/м

9,„10,см

950 1050 1400

780

7,0

105

60 90

6,а МПа

Таблица 2

g„10 см Я„10

Образец Состав Способ образца упрочнения

G МПа рост

1 - 3 ТЪРе Известный

420 4 — 5 100-150

400 20 — 30 300

600 100 — 150 >500

1680

ТЪ1 Fe Эвтектика

ТЪ,, Fe Предлагаемый (медь) 4-6

7-9

1080

1060 — продольная магнитострикция, обусловленная процессами смещения доменных границ при Н =

1600 кА/м; Е„ — остаточная деформация ММГ (при G = 80 МПа); „, . — прочность на разрыв (до разрушения); 6 — прочность на сжатие (до разрушения). Все приведенные числовые:значения параметров получены усреднением по трем образцам.

Приме чание.

Составитель Е.Мальцев

Техред Л,Олийнык Корректор И.Демчик

Редактор А.Мотыль

Заказ 2368/51 Тирах 696 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по.изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 14 металлических соединений железа с редкоземельными элементами типа RFe, включающий сплавление исходной смеси компонентов в атмосфере инертного газа, разливку сплава в изложницу и последующий отжиг отливки, о т л ичающий с я тем, что, с целью повышения прочностных характеристик, отливку получают с содержанием редко78260 о земельного элемента стехиометрического состава, на поверхности отливки создают тонкий слой металла M образующего с редкоземельным элементом эвтектику при температуре ниже, чем в исходной смеси компонентов, а отжиг проводят при температуре выше температуры эвтектического перехода системы З-М.