Способ получения магнитострикционных материалов Советский патент 1989 года по МПК H01F1/08 

1

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам изготовления магнитных материалов на основе интерметаллических соединений типа RFe, где R - редкоземельный элемент с высокими магнитомеханическими параметрами.

Цель изобретения - повышение прочностных характеристик.

Способ осуществляют следующим образом.

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

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 выплавки получают отливку состава RHXFe4 x. 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 RM2).

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

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

Способ опробован при изготовлении материала на основе интерметаллического соединения TbFe2 с использованием меди в качестве упрочняющей добавки. Исходную шихту состава Tbu Fei-x (X 0; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30) помещают на водо- охлаждаемый 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 форвакуум- ным насосом и последовательной трехкратной промывкой аргоном. После 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

0

5

0

5

в приповерхностном слое соединений системы Tb-Fe-Cu.

Полученные слитки отжигают при 900°С в течение 30 мин.

Свойства полученных материалов ( А п - продольная магнитострикция; Јt,- остаточная деформация петли маг- нитомеханического гистерезисаJ(fcjk T- механическая прочность на сжатие $ G polcT - механическая прочность на растяжение) приведены в табл. 1.

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

При больших значениях X (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 R и Fe упрочнение достигается без существенного снижения магнитоупругих свойств.

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

0

5

0

5

0

55 формула изобретения

Способ получения магнитострикционных материалов на основе интерметаллических соединений железа с редкоземельными элементами типа RFez, включающий сплавление исходной смеси компонентов в атмосфере инертного газа, разливку сплава в изложницу

и последующий отжиг отливки, отличающий с я тем, что, с целью повышения прочностных характеристик,

8260«

земельного элемента стехиометрическо- го состава, на поверхности отливки создают тонкий слой металла М, образующего с редкоземельным элементом эвтектику при температуре ниже, чем в исходной смеси компонентов, а отжиг проводят при температуре выше температуры эвтектического перехода

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 RFE₂. Целью изобретения является повышение прочностных характеристик. Предложенный способ отличается от известного тем, что изготавливают отливку состава R_1+XFE_2-X(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, M₂R). 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_1+XFE_2-X, БЕЗ СУЩЕСТВЕННОГО СНИЖЕНИЯ МАГНИТОУПРУГИХ ПАРАМЕТРОВ. 2 ТАБЛ.

отливку получают с содержанием редко- системы Д-М.

Приме чание,

А,, - продольная магнитострикция, обусловленная процессами смещения доменных границ при Н - « 1600 кА/м; Јh - остаточная деформация ММГ (при (Усжвт 80 МПа); раст - прочность на разрыв (до разрушения); - прочность на сжатие (до разрушения). Все приведенные числовые значения параметров получены усреднением по трем образцам.

Таблица 1

Таблица 2