СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТОСТРИКЦИОННОЙ ЛЕНТЫ Российский патент 2006 года по МПК C21D8/12 H01F1/14 

Изобретение относится к области металлургии и касается получения микрокристаллической магнитострикционной ленты из сплава на основе системы железо-алюминия, которая применяется для изготовления магнитострикционных преобразователей, применяемых в электровибрационной, ультразвуковой технике, в гидроакустических системах для гидролокации исследования мирового океана, в технологических установках различного назначения, системах воздействия на призабойную зону нефтяных и газовых скважин, для очистки от накипи отопительных систем и др.

Известен способ получения магнитного сплава, содержащего 3-6% алюминия, остальное железо, включающий выплавку, ковку, горячую прокатку, холодную прокатку с промежуточным и окончательным высокотемпературным отжигом и конечную холодную прокатку с суммарным обжатием 5-20%. (АС СССР №872580, кл. C 21 D 8/12, 1981.) Недостатком известного способа является низкая магнитострикция. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления магнитострикционной ленты, включающий выплавку сплава, содержащего 12-14% алюминия, углерод, остальное железо, разливку жидкого металла на ленту со скоростью охлаждения 10⁴-10⁵ °С/с в валках, холодную прокатку с обжатием 5-20%, высокотемпературный отжиг полученной ленты в вакууме при 1100-1200°С в течение 1-2 часов и последующее охлаждение ленты до 800-850°С со скоростью 50-100°С/мин. (РФ №2103384, МКП С 21 D 8/12, Н 01 F 1/24.)

В основу настоящего изобретения положена задача повысить магнитострикции, за счет чего увеличить механическую прочность и улучшить магнитодинамические свойства ленты.

Для решения поставленной задачи в способе получения магнитострикционной ленты, включающем выплавку сплава, содержащего алюминий, углерод и железо, разливку, охлаждение с получением ленты, прокатку, высокотемпературный отжиг ленты в вакууме при 1150-1200°С в течение 1-2 ч и охлаждение, выплавляют сплав с содержанием в мас.%: алюминий 7-14, углерод 0,04-0,1, остальное железо, разливку проводят при температуре 1755-1800°С со скоростью охлаждения 10^6- 10⁷ °С/с получением ленты, затем проводят электропластическую прокатку с использованием электрического тока высокой плотности до 50000 А/мм², нагрев до температуры высокотемпературного отжига ведут со скоростью 20°С/мин, а охлаждение с температуры отжига со скоростью 100°С/мин до 600°С, а затем со скоростью 50°С/час до 400°С.

- Введение в состав сплава 0,04-1% углерода позволяет улучшить микрокристаллическую структуру материала;

- разливка при температуре 1755-1780°С обеспечивает режим прохождения расплава между валками с необходимой и достаточной скоростью для получения оптимальной структуры зерен расплава;

- скорость охлаждения 10⁶-10⁷ °С/с и электропластическая прокатка с использованием электрического тока высокой плотности до 50000 А/мм² позволяют получать ленту толщиной 0,2 мм с обжатием 20-30%, тем самым увеличить магнитодинамические свойства магнитострикционной ленты;

- выбор режима охлаждения по 100°С/мин до 600°С с последующим охлаждением со скоростью 50°С/ч до 400°С позволяет получать высокотекстурированную ленту с максимальным эффектом увеличения магнитострикции.

Данная совокупность признаков позволяет получать микрокристаллическую магнитострикционную ленту со значениями магнитострикции насыщения до 90·10^-6 λS.

Пример осуществления способа (см. таблицу).

Берут слиток-заготовку, содержащий 12% алюминия, 0,05% углерода, остальное железо, помещают в магнезитовый тигель емкостью до 50 кг, устанавливают в индукционную печь, расплавляют слиток, проверяют температуру расплава, при достижения температуры 1760°С начинают разливку, обеспечивая прохождение расплава между валками при начальном удельном давлении 0,35-0,4 т/см² и со скоростью охлаждения 10⁶-10⁷ °С/ с, затем проводят электропластическую прокатку током высокой плотности до 50000 А/мм², получают ленту толщиной 0,2 мм с обжатием 20-30%, после прокатки ленты проводят ее высокотемпературный отжиг в вакуумной печи при температуре 1150-1200°С в течение 1,5 часов. Скорость нагрева 20°С/мин. Скорость охлаждения 100°С/мин до 600°С, затем - 50°С/ч до 400°С, далее охлаждают с выключенной печью под вакуумом до 150°С.

Магнитные и магнитострикционные свойства ленты измерялись при частоте перемагничивания 50 Гц на образцах ленты шириной 30 мм и длиной 280 мм после высокотемпературного отжига.

Магнитострикция насыщения измерялась фотометрическим методом. Ястребов И.Г., Бабичев Л.П. и др. Методы измерения магнитострикции магнитомягких сплавов, «Измерительная техника», 1987, №8, с.54-56.

Как видно из данных, приведенных в таблице, предлагаемый способ позволяет повысить магнитострикцию насыщения по сравнению с прототипом с 70·10^-6 λS до 90·10^-6 λS, то есть на 28%, по своим показателям практически приблизится к магнитострикционным материалам на основе никель- и железокобальтовых сплавов 49К2Ф (пермендюр). Однако эти материалы дороги и содержат дефицитные материалы.

Таблица№№ ппВысокотемпературный отжиг и охлаждениеТ°С выпл.Сплав Al, C, FeСкорость закалки °С/сЭлектропластическая прокатка током выс. плотн., А/мм²Магнито-стрикция λ·10^-6123456711150°С, охлаждение со скоростью 50° С/мин до 700°С далее, 100°С/час1700Fe-ост., Al-7%, C-0,02%10⁵10007021150°С, охлаждение со скоростью 100°С/мин до 600°С, далее 50°С час1755Fe-ост., Al-12%, C-0,04%10⁶500008531150°С, охлаждение. 100°С/мин, до 600°С, далее 50°С/час1800Fe-ост. Al-14%, C-0,1%10⁷500009041200°С, охлаждение. 100°С/мин до 600°С, далее 50°С/час1800Fe-ост., Al-14%, C-0,15%10⁷500009051250°С, охлаждение. 120°С/мин до 600°С, далее 60°С/час1850Fe-ост., Al-15%, C-0,15%10⁷60000706прототип Fe-14% Al10⁵-70

Изобретение относится к области металлургии и касается получения микрокристаллической магнитострикционной ленты из сплава на основе системы железа - алюминия. Сущность изобретения заключается в способе получения магнитострикционной ленты путем выплавки сплава на основе системы железа - алюминий, при этом выплавляют сплав, содержащий 7-14% алюминия и 0,04-0,1% углерода, разливку расплава проводят при температуре выпуска расплава 1755-1800°С при начальном удельном давлении 0,35-0,4 т/см², со скоростной закалкой 10⁶-10⁷ °С/сек, затем ведут электропластическую прокатку с использованием электрического тока 50000 А/мм² с обжатием до 30% и получением ленты толщиной 0,2 мм. Ленту подвергают высокотемпературному отжигу 1150-1200°С в течение 1-2 часов при скорости нагрева 20°С/мин с последующим охлаждением со скоростью 100°С/мин до 600°С, а затем со скоростью - 50°С/ч до 400°С. Предлагаемый способ позволяет повысить магнитострикцию насыщения по сравнению с прототипом с 70·10^-6 λS до 90·10^-6 λS, то есть на 28% по своим показателям практически приблизится к магнитострикционным материалам на основе никель и железокобальтовых сплавов 49К2Ф. 1 табл.

Способ получения магнитострикционной ленты, включающий выплавку сплава, содержащего алюминий, углерод и железо, разливку, охлаждение с получением ленты, прокатку, высокотемпературный отжиг ленты в вакууме при 1150-1200°С в течение 1-2 ч и охлаждение, отличающийся тем, что выплавляют сплав с содержанием, мас.%: алюминий 7-14, углерод 0,04-0,1, остальное - железо, разливку проводят при температуре 1755-1800°С со скоростью охлаждения 10⁶-10⁷°С/с с получением ленты, затем проводят электропластическую прокатку ленты с использованием электрического тока высокой плотности до 50000 А/мм², осуществляют нагрев до температуры высокотемпературного отжига со скоростью 20°С/мин, а охлаждение ведут от температуры отжига до 600°С со скоростью 100°С/мин, а затем до 400° со скоростью 50°С/ч.