Способ контроля текстуры ферромагнитных монокристаллов Советский патент 1987 года по МПК G01N27/72 G01R33/12 

to

11285402

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для контроля качества кристаллической текстуры ферромагнитных монокристаллов кубической симметрии, имеющих форму тел вращения.

Цель изобретения - повышение то ч- ности контроля текстуры монокристаллов, имеющих форму тел вращения.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - графики зависимости вращающего момента при вра- щени.и монокристалла в двух противоположных направлениях.

Устройство содержит приспособление 1, закрепления образца 2, электромагнит 3 с источником 4 питания (или систему постоянных магнитов), тензодатчик 5, тензоусилитель 6, ре- гистрирунлций прибор 7, привод 8 вращения. Образец 2 закрепляется в приспособлении 1 в магнитном поле электромагнита 3 с источником 4 питания

п где К

Вращающий механический момент М складывается из племенной М и постоянной М составляющих (фиг. 2).

М М„ + М.(1)

Величина переменной составляющей вращающего механического момента для ферромагнитного монокристалла кубической симметрии в плоскости типа lOOj определяется из выражения М„ К„Н.У„- sin 4ф,(2)

f - константа магни Гокристаллической анизотропии; Н - напряженность магнитного

поля;

V| - объем монокристалла; Ч - угол между вектором намагничивания и осью легкого намагничивания.

При этом амплитуда переменной сос- 20 тавляющей вращающего механического момента Аг равна

(3)

15

АП

.

Амплитуда постоянной составляющей

что ось симметрии образца 2 сов- 25 вращающего механического момента А

так,

падает с осью вращения. Приспособление 1 закрепления образца через тензодатчик 5 соединено с приводом 8 вращения. Тензодатчик 5 через тензоусилитель 6 соединен с регистрирук - щим прибором 7.

Устройство работает следующим образом.

Образец 2, закрепленный в приспособлении I, помещают в поле насыщения .электромагнита 3 с источником 4 питания и начинают вращать с помощью привода 8 вращения. На образец начинает действовать вращающий момент М (фиг. 2), складывающийся из переменной Mj, и постоянной MO составляющих. Суммарная величина момента измеряется тензодатчиком 5 (4иг. 1), усиливается тензоусилителем 6 и регистрируется прибором 7. Затем направление вр 1щения изменяют на обратное и измерения повторяют. Результирующая величина амплитуды постоянной сос- тавляющей определяется как модуль

определяется из вьфажения

АО К Н f

(4)

35

где KQ - константа;

Н - напряженность магнитного 30 поля;

VP .- объем равноосного образца. После деления правых и левых частей уравнения (З) и (4) получается

АП К II

А;

Обозначив величины отношения ,, через с., через v и Vp/V через VP, где V - объем контролируемого образца, VP и v - удельные объемы мо- 4Q нокристаллической и равноосной частей, получается

А

Al+dk-A/ Величина dl является характеристи- 45 кой сплава. Она не зависит от его , микроструктуры, поскольку с изменением микроструктуры приращение К и Ко одинаково по величине и по знаку. Зависимости механического момента

V

р

(6)

разности ампхмтуд постоянных состав- 50 (фиг. 2), определяемые выражением (З),

лякяцих при. вращении в одну и другую стороны.-Зат ем по соотношению амплитуд переменной и постоянной составляющих с учетом коэффициента их приведения определяют относительные объе№1 равноосной и монокристалличес- Кой частей образца.

Способ реализуё тся следующим образом.

п где К

Вращающий механический момент М складывается из племенной М и постоянной М составляющих (фиг. 2).

М М„ + М.(1)

Величина переменной составляющей вращающего механического момента для ферромагнитного монокристалла кубической симметрии в плоскости типа lOOj определяется из выражения М„ К„Н.У„- sin 4ф,(2)

f - константа магни Гокристаллической анизотропии; Н - напряженность магнитного

поля;

V| - объем монокристалла; Ч - угол между вектором намагничивания и осью легкого намагничивания.

При этом амплитуда переменной сос- тавляющей вращающего механического момента Аг равна

(3)

АП

.

Амплитуда постоянной составляющей

определяется из вьфажения

АО К Н f

(4)

5

где KQ - константа;

Н - напряженность магнитного поля;

VP .- объем равноосного образца. После деления правых и левых частей уравнения (З) и (4) получается

АП К II

А;

Обозначив величины отношения ,, через с., через v и Vp/V через VP, где V - объем контролируемого образца, VP и v - удельные объемы мо- Q нокристаллической и равноосной частей, получается

А

Al+dk-A/ Величина dl является характеристи- 5 кой сплава. Она не зависит от его , микроструктуры, поскольку с изменением микроструктуры приращение К и Ко одинаково по величине и по знаку. Зависимости механического момента

V

р

(6)

получены при намагничивании монокристаллов цилиндрической форьы диаметром 10-40 мм и длиной 2-200 мм в постоянных магнитных полях напряжен- 55 ностью не менее 500 А/см. Для монокристаллов меньшего диаметра потребуются магнитные поля бо льшей напряженности, так как размагничивающий фактор при уменьшении диаметра ци

линдра возрастает в случае намагничивания до насыщения в диаметральном направлении.

Поясним сущность способа контроля текстуры на примере монокристалла сплава ЮНДК35Т5АА, применяемого для изготовления постоянного магнита. Монокристаллы указанного сплава по

Для сплава ЮНДК35Т5АА этот коэ4 фициент равен , 0,285. Изменение направления вращения при измерениях применяют дпя повышения точности А, так как в этом случае измеряемая ветехнологии их получения имеют цилиндрическую форму. Сплав имеет кубичес- fO личина возрастает в два раза, кую симметрию, причем одна из осей типа 100 совпадает с осью симметрии цилиндра и плоскость (ЮО) совпадает с плоскостью торца образца. ПредваПосле определения коэффициента с приступают непосредственно к операции контроля текстуры. Дпя этого исрительно (до начала контроля) опреде- 5 следуемый, образец вращают в постоян- ляют величину коэффициента о(. магнитном поле напряженностью

этого из одного сгтава изготавливают ьше 500 А/см вокруг оси симметрии

i и получают тензометрическим методом гармоническую зависимость величины

диаметром 20 мм и длиной 40 мм. Один 20 вращающего момента от угла поворота.

Затем изменяют направление вращения и получают аналогичную зависимость.

два образца одинаковой формы и размеров, например цилиндрической формы

из образцов имеет монокристаллическую структуру, а второй - равновесную. Качество монокристаллической структуры определяется прецизионным методом рентгеноструктурного анализа 5 Допустим А 760 усл.ед. деформации

При этом наличие разориентированных кристаллов и отклонение оси типа 100

Из полученных экспериментальным путем зависимостей определяют А и А.

тензодатчика, а AQ 105 усл.ед. После чего по формулам (6) подсчитывают удельные объемы монокристаллической и равноосной частей образца:

от оси симметрии на угол более 2 не

ле чего по формулам (6) подсчитывают удельные объемы монокристаллической и равноосной частей образца:

допускаются.

Затем образцы подвергаются совместной термообработке по следующему режиму: нагрев 1250±10 С, выдержка 30 мин, охлаждение с печью до 100Ь°С, выдержка 30 мин и нормализация на воздухе. Подобная термообработка не- 35 магнитных монокристаллов, включающий обходима для унификации структуры об- вращение постоянного магнитного поля разцов, так как микроструктура может и измерение амплитуды переменной сос- существенио влиять ни величину К, Не- тавляющей вращакщего момента, деист- соблюдение указанных требований при40

30 v 0,674, а Vp 0,326.

я

Формула изобретения Способ контроля текстуры ферровующего на монокристалл, о т л и водит в Последующем к систематической погрешности контроля.

Затем, вращая образцы в постоянном магнитном поле напряженностью не менее 500 А/см в двух противоположчающий ся тем, что, с целью повышения точности контроля текстуры монокристаллов, имеюш 1х форму тел вращения, дополнительно измеряют амплитуду постоянной составляющей враных направлениях, измеряют амплитуды 45 щающего момента, причем измерения

АО {фкг. 2, а) и АП (4иг. 2, б) и по

формулам (З) и (4) рассчитывают -значения KQ и К(,, а затем определяют коэффициент ci . Для расчета коэффициента сА необходимо выполнить следующую последовательность операций: изготавливают два образца контролируемого сплава одинакового химического состава, формы и размеров, один из образцов изготавливают с равноосной структурой, а другой - с монокристаллической текстурой, образцы подвергают одинаковой термообработке для получения адекватных микроструктур.

амплитуд постоянной и переменной с тавляющих проводят при вращении ма нитного поля насыщения в двух прот воположных направлениях, измеряют

50 амплитуды вращающих моментов в пос тоянном магнитном поле насыщения о наковой напряженности с учето коэ фициента их приведения, вычисляют носительные объемы равноосной и мо

55 нокристаллических частей из соотно

лТ ТТ 1

АО+ сХ-Аа

.

5402 4

измеряют амплитуды вращающих моментов в постоянном магнитном поле насыщения одинаковой напряженности, находят отношение этих амплитуд.

Для сплава ЮНДК35Т5АА этот коэ4 фициент равен , 0,285. Изменение направления вращения при измерениях применяют дпя повышения точности А, так как в этом случае измеряемая веfO личина возрастает в два раза,

Допустим А 760 усл.ед. деформации

Из полученных экспериментальным путем зависимостей определяют А и А.

Допустим А 760 усл.ед. деформации

тензодатчика, а AQ 105 усл.ед. После чего по формулам (6) подсчитывают удельные объемы монокристаллической и равноосной частей образца:

35 магнитных монокристаллов, включающий вращение постоянного магнитного поля и измерение амплитуды переменной сос- тавляющей вращакщего момента, деист-

30 v 0,674, а Vp 0,326.

я

Формула изобретения Способ контроля текстуры ферромагнитных монокристаллов, включающи вращение постоянного магнитного пол и измерение амплитуды переменной со тавляющей вращакщего момента, деист

вующего на монокристалл, о т л и чающий ся тем, что, с целью повышения точности контроля текстуры монокристаллов, имеюш 1х форму тел вращения, дополнительно измеряют амплитуду постоянной составляющей враамплитуд постоянной и переменной составляющих проводят при вращении магнитного поля насыщения в двух противоположных направлениях, измеряют .

0 амплитуды вращающих моментов в постоянном магнитном поле насыщения одинаковой напряженности с учето коэф- фициента их приведения, вычисляют относительные объемы равноосной и мо5 нокристаллических частей из соотношений АО

лТ ТТ 1

АО+ сХ-Аа

.

5: 1285402

де Vp, у - относительные

равноосной и монокристаллической частей кристалла;

Ад, А - амплитуды постоянной и переменной составляющих йращаницего момента;

с.- коэффициент, который определяют предварительно 10 как отношение амплитуды

переменной составляющей для идеального монокристалла к амплитуде постоя янной составлякщей для идеального равноосного образца, имеющих одинаковые форму, размеры и химический состав при измерении в магнитном поле одинаковой напряженности.

Изобретение относится к области металлургии. Цель - повьппение точности контроля текстуры (т) монокристаллов. Способ контроля Т ферромагнитных монокристаллов реализован в устройстве, содержащем приспособление 1 дпя закрепления образца 2, электромагнит (э) 3 с источником питания 4, тензодатчик 5, тензоусипитель (ТУ) 6, регистрирующий прибор 7, привод вращения 8. Способ заключается в следующем: образец 2 помещают в поле насыщения Э 3 и вращают. Вращающий момент складывается из вращающих моментов переменной и постоянной составляющих. Их суммарная величина измеряется тензодатчиком 5, усилива- ется ТУ 6 и регистрируется прибором 7. Затем изменяют на:правление вращения, измерения повторяют. Находят амплитуды переменной и постоянной составляющей и определяют относительные объемы равноосной и монокристаллической частей образца. В описании изобретения приведены математические выражения для расчетов. Изобретение может быть использовано для контроля качества кристаллической Т ферромагнитных монокристаллов кубической симметрии, имеющих форму тел вращения. 2 ил. to 1чЭ 00 СД

Mn(tf)

Мо(ч)

л((р}

Редактор С, Пекарь

Составитель М. Бухаров Техред И.Попович

Заказ 7639/47Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Л, Пилипенко