СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВОГО МАГНИТОТВЁРДОГО СПЛАВА 30Х20К2М2В СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗО-ХРОМ-КОБАЛЬТ Российский патент 2017 года по МПК B22F3/12 C21D1/04 C21D1/78 C22C33/02 

Способ получения порошкового магнитотвердого сплава 30Х20К2М2В системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области порошковой металлургии в части технологии получения постоянных магнитов из магнитотвердых деформируемых сплавов системы железо-хром-кобальт методами порошковой металлургии.

Известны способы получения магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт с содержанием кобальта 5-25 вес. % методами порошковой металлургии, включающими смешение как элементарных порошков железа, хрома, кобальта, так и их сплавов (прекурсоров) с легирующими добавками, частичную активацию полученной шихты, формование для получения порошковых заготовок постоянных магнитов, их спекание в вакууме (или в защитной атмосфере) при температурах 1350-1420°С, термическую обработку, включая термомагнитную, для получения окончательных магнитных гистерезисных свойств. Такие способы получения постоянных магнитов из порошковых магнитотвердых сплавов системы Fe-Cr-Co подробно описаны в статье MX. Green, R.C. Sherwood and C.C. Wong "Powder metallurgy processing of CrCoFe permanent magnet alloy containing 5-25 wt. % Co", которая свидетельствует, что оптимальной температурой спекания является температура 1400-1420°С. Эта температура достаточно высока для спекания металлических сплавов и требует наличия специализированного оборудования. (J. Appl. Phys. 1982, v. 53, No 3, pp.2398-2400). Из статьи также следует, что максимальное энергетическое произведение (ВН)_макс исследованных порошковых сплавов системы Fe-Cr-Со с коэрцитивной силой свыше 56 кА/м (700 эрстед) не превышает 40 кДж/м³ (5 МГсЭ). Так на сплаве Fe-29,5Cr-25Co-3Mo после спекания при 1420°С и полного цикла термообработки получены магнитные гистерезисные свойства: B_r=1,15 Тл, Н_с=62 кА/м (780 Э) и (ВН)_макс=40 кДж/м³ (5,0 МГсЭ).

Порошковый сплав 30Х20К2М2В (Fe-30Cr-20Co-2Mo-2W), разработанный в лабораториях Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН), обладает высокой коэрцитивной силой Н_с>80 кА/м (1000 Э) при B_r=1,0 Тл и (ВН)_макс=34,7 кДж/м³.

Техническим результатом изобретения являются снижение температуры спекания порошковых магнитов из магнитотвердого сплава 30Х20К2М2В (на 200°С) и повышение его таких магнитных гистерезисных свойств как остаточная индукция B_r и (ВН)_макс при сохранении высоких значений коэрцитивной силы.

Технический результат достигается тем, что способ получения порошкового магнитотвердого сплава 30Х20К2М2В системы железо-хром-кобальт, включающий приготовление шихты из порошков железа, хрома, кобальта, молибдена и вольфрама, формование полученной шихты, спекание, термообработку и термомагнитную обработку, заключается в том, что после спекания до термообработки проводят горячую пластическую деформацию с вытяжкой не менее 1,1, при этом термомагнитную обработку проводят в температурном интервале 650-600°С.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в процессе горячей пластической деформации, обязательно включающей в себя вытяжку спеченных заготовок с последующим нагревом на высокую температуру под закалку, формируется текстура горячей деформации с ориентацией осей легкого намагничивания [100] вдоль вытяжки заготовки. Сама по себе горячая деформация без вытяжки, например, при горячей ковке, когда вытяжка чередуется с осадкой (образец 2 таблицы 1), не дает увеличения магнитных гистерезисных свойств, хотя и позволяет снизить оптимальную температуру спекания за счет увеличения плотности заготовки, спеченной при более низких температурах.

Сущность изобретения подтверждается примерами, которые сведены в таблице 1.

Во всех приведенных примерах таблицы элементарные промышленные порошки Fe, Cr, Со, Мо и W смешивали в турбосмесителе. Металлические компоненты брали в соотношении: 30 масс. % хрома, 20 масс. % кобальта, 2 масс. % молибдена, 2 масс. % вольфрама, остальное карбонильное железо. Формование образцов длиной до 5 мм проводили путем прессования исходной порошковой смеси (шихты) на ручном гидравлическом прессе в разъемных матрицах при давлении 400-600 МПа. Спекание проводили в вакуумной шахтной печи в вакууме 10^-2 Па. Термическую обработку проводили в установке, которая позволяла осуществлять термомагнитную обработку (ТМО) в температурном интервале 650-600°С в магнитном поле Н=3500 эрстед. Контролируемое охлаждение (старение) образцов после проведения ТМО проводили как в этой же установке, так и в отдельной муфельной печи с программируемым регулятором температуры.

Данные таблицы 1 однозначно свидетельствуют о том, что горячая пластическая деформация спеченных заготовок магнитотвердого сплава 30Х20К2М2В с вытяжкой не менее 1,1 приводит к уменьшению оптимальной температуры спекания на 200°С, повышению остаточной индукции В_г и максимального энергетического произведения (ВН)_макс на 25-30% при сохранении высоких значений коэрцитивной силы Н_с.

Изобретение относится к получению порошковых магнитотвердых сплавов. Способ получения порошкового магнитотвердого сплава 30Х20К2М2В системы железо-хром-кобальт включает приготовление шихты из порошков железа, хрома, кобальта, молибдена и вольфрама, формование полученной шихты, спекание, термообработку и термомагнитную обработку. Причем после спекания до термообработки проводят горячую пластическую деформацию с вытяжкой не менее 1,1. Термомагнитную обработку проводят в температурном интервале 650-600°С. Обеспечивается снижение температуры спекания сплава и повышение магнитных гистерезисных свойств слава при сохранении высоких значений коэрцитивной силы. 1 табл., 1 пр.

Способ получения порошкового магнитотвердого сплава 30Х20К2М2В системы железо-хром-кобальт, включающий приготовление шихты из порошков железа, хрома, кобальта, молибдена и вольфрама, формование полученной шихты, спекание, термообработку и термомагнитную обработку, отличающийся тем, что после спекания до термообработки проводят горячую пластическую деформацию с вытяжкой не менее 1,1, при этом термомагнитную обработку проводят в температурном интервале 650-600°С.