Способ изготовления монокристаллических постоянных магнитов Советский патент 1991 года по МПК C30B11/02 C30B29/52 

Изобретение относится к литейному производству, преимущественно к технологии получения заготовок из магнитных сплавов с монокристаллической структурой.

Целью изобретения является улучшение качества монокристаллов и повышение магнитных параметров.

П р и м е р. В способе получения монокристаллов из магнитотвердых сплавов типа ЮНДКТ, включающем плавление поликристаллической заготовки с одновременным- подплавлением к монокристаллической затравке, расплав перед выращиванием перегревается выше температуры ликвидуса сплава на величину AT

100-400° С в течение времени, определяемогоизвыражения6000 - 9000

т -

Т

(мин). Перегрев сплава и

временная выдержка обусловлены необходимостью растворения имеющихся в исходной заготовке сульфидов, карбидов, нитридов, карбонитридов и т.д., отрицательно влияющих на процесс образования монокристаллической структуры.

При перегреве сплава над ликвидусом ниже 100°С требуется очень длительная выдержка для гомогенизации расплава. При перегреве сплава выше 400°С разрушается керамическая форма.

Выращивание монокристаллов из однородного расплава ведут со скоростью охлаждения 40-100 град/мин до температуры не ниже 900°С. Указанная скорбеть охлаждения позволяет избежать образования в структуре заготовки немагнитной у-фазы,

На чертеже изображена фазовая диаграмма получаемых сплавов с различным содержанием титана, где показана область выделения у-, о: -и о. -фазы.

При скорости охлаждения менее 40 град/мин у-фаза успевает образоваться.

При скорости охлаждения более 100 град/мин структура отливок не получается монокристаллической из-за бокового тепло- отвода и образования новых кристаллов от поверхности формы.

При термомагнитной обработке (ТМО) образцов нагрев осуществляют до 1240- 1260°С со скоростью 40-200 град/мин. При нагреве со скоростью менее 40 град/мин в структуре сплава успевает образоваться произвольно ориентированная у-фаза, При нагреве со скоростью более 200 град/мин в заготовках возникают микротрещины, понижающие механическую прочность образцов. Дальнейшая ТМО проводится по следующей схеме: охлаждение на воздухе в магнитном поле 2 мин, изотер- мическая выдержка при 800°С 12 мин, двух- ступенчатый отпуск ПРИ 650° С5чипри550° С 20 ч.

8 табл. 1 приведены монокрис.талличв- ские магниты из сплавов ЮНДК 35Т5А.А, получаемые по предлагаемой технологии, условия их изготовления, качество и магнитные параметры.

В табл, 2 приведена часть экспериментальных данных определения зависимости качества выращиваемых кристаллов от перегрева над ликвидусом и времени выдержки.

В табл. 3 приведена зависимость качества отливок от скорости охлаждения в интервале температур 1350-900° С, в которую входит область существования у-фазы (1200-900° С). С уменьшением скорости охлаждения в структуре сплава образуется большое количество у -фазы, из которой при дальнейшем ее растворении возникают небольшие изолированные кристаллы с произвольной ориентацией. Количество дополнительных кристаллов зависит от количества у-фазы. Чем больше у-фаза, тем больше вероятность образования небольших изолированных кристаллов. С увеличением скорости охлаждения (более 40

град/мин) у-фаза не успевает образоваться и получаются высококачественные монокристаллы.

В табл. 4 приведена зависимость качества кристаллов от скорости нагрева в области существования у-фазы (900-1200° С) до температуры 1250-1260° С, необходимой для проведения ТМО, При нагреве моночри- сталлических образцов с НЧЗКУМИ скоростя0 ми охлаждения ( 40град/мин) в сплаве успевает образоваться у-фаза, которая при дальнейшем ее растворении также приэо- дит к образованию дополнительных кристаллов с произвольной ориентацией,

5 Предлагаемый способ имеет следующие отличительные признаки. Для устранения активных центров кристаллизации и создания однородного распларз применяется перегрев над ликвидусом на 100-400°

0 С, а время выдержки определяется зависимостью

6000 - 9000 , ч -(мин).

т

ST

С целью устранения образующихся при полиморфных превращениях случайных кристаллов монокристаллы охлаждаются в области температур 1250-900° С со скоростью 40-100 г рад/мин, а при нагреве в высокотемпературной а-области в интервале температур 900-1240° С нагреваются со скоростью 40-200 град/мин.

Таким образом, при реализации предлагаемого способа повышаете. совершенство монокристаплической структуры в заготовках, что приводит к повышению магнитных параметров образцов.

Формула изобретения Способ изготовления монокристэллических постоянных магнитов, включающий плавление поликристаллмчаской заготовки, выращивание кристалла на монокристаллической затравке путем охлаждения, последующий нагрев, термомагкитную обработку

и отпуск, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества монокристаллов, повышения магнитных параметров, расплав перед выращиванием перегревается выше температуры ликвидуса на Т 100400°С в течение времени/тределяемого из

6000 - 9000 выражения т-AT

, мин, охлаждение ведут со скоростью 40-100 град/мин до температуры не ниже 900°С, а последую- щий нагрев осуществляют до температуры термомагнитной обработки, равной 1240- 1260° С, со скоростью 40-200 град/мин.

Таблица I

Изобретение относится к литейному производству, преимущественно к технологии получении заготовок из магнитных сплавов с монокристаллической структурой, и позволяет улучшить качество монокристаллов и повысить магнитные параметры. Поликристаллическую заготовку из магнитотвердсго сплава типа ЮНДКТ плавят с одновременным подплавлением к монокристаллической затравке, расплав перегрзвают выше температуры ликвидуса на величину AT - 10Q-4QO°C в течение времени, определяемого из выражения г

Таблица 2

Продолжение табл, 2

Таблица 4