Сплав на основе никеля Советский патент 1987 года по МПК C22C19/05 

со ел

173

Изобретение относится к области металлургии и касается сплавов, используемых для изготовления магнитострикционных электромеханических преобразователей.

Наиболее распространенным магнито-стрикционным материалом в настоящее время является технический никель НП-2. Его магнитострикцня относительно низка и составляет в среднем 35 X 10Известно, что из никеля высокой частоты можно получить ленту с большой магнитострикциейнасыщения, равной (15-50)х10 Недостатком никеля и технического, и высокочистого является относительно низкий коэффициент электромеханической связи К 0,25-0,30.

Известен сплав никеля с 4,5% кобальта, обладающий повЬшенным коэффициентом ,40-0,45.

Лента из данного сплава может иметь (в зависимости от кристалличес- кой текстуры) магнитострикцию от -35 до 45x10. Недостатком сплава никель - кобальт, как и чистого никеля, являются низкие механические свойства, в частности, малая величина предела текучести, что ограничивает допустимую амплитуду колебаний и, соответственно, мощность преобразователя, изготовленного из этого сплава, Дру-. гим недостатком сплава никель - ко-бальт является относительно низкое электросопротивление, что приводит к большим потерям на вихревые токи.

Известен также сплав на основе никеля никоей, содержащий, %: Со . 3,5-4,5-и Si 1,3-2,0, у которого величина к также около 0,40, однако, магнитострикция не превьш1ает 25х х10-.

Следует отметить, что большая величина магнитострикции лент из чистого никеля и сплава никель 4%-кобальта обеспечивается кубической текстурой отожженной ленты. При этом одновременно достигается минимальная скорость звука в ленте. Применяемый в в настоящее время для магнитострикторов никель технической чистоты, а также сплав никоей и ряд других сплавов не могут быть получены с достаточно сильной текстурой, чем объясняется их малая магнитострикция и большая скорость звука. Это приводит к увеличению габаритов, звуковых

1

и ультразвуковых преобразователей и снижению их мощности.

Известен сплав, содержащий,. %, марганец 3-27, кобальт до 20 и никель 65-96. Один из составов (наиболее близкий к заявляемому), %: маргнец 3, кобальт 1, никель - остальное. Corjiacfrb йашйм измерений этот сплав имеет коэффициент электромеханической связи около 0,32, и магнитострикцию не более -40 х 10, т.е. не имеет заметных преимуществ перед никелем. Другие составы согласно указанному патенту имеют еще более низкие магнитострикхщонные свойства

Наиболее близким по составу и достигаемому эффекту является сплав содержащий 2-30 х . серы, до 6% Со, до 0,1% С и 0,1-0,5% Мп, никельостальное. В патенте описан способ получения из данного сплава ленты с кубической текстурой. Из числа сплавов, указанных в этом патенте, оптимальнымисвойствами обладает сплав с 4% Со и 0,5% Мп. Его магнитстрикция при кубической текстуре окло -45x10, коэффициент электромеханической связи 0,42. Недостатком сплава являются низкие механические свойства: его предел текучести не превьштает 7 кг/мм .

Целью настоящего изобретения является повьштение предела текучести магнитострикционного материала на основе никеля при сохранении у него высоких значений магнитострикции и коэффициента электромеханической связи.

Для осуществления этой цели разрботан магнитострикционный сплав на основе никеля, содержащий марганец |И кобальт, в котором указанные компоненты взяты в следующих соотношениях, мас.%:

Кобальт1,5-6

Марганец0,6-2,5

НикельОстальное

Нижние и верхние пределы концентрации легирующих элементов выбраны, исходя из величин энергии магнитной кристаллической анизотропии, котора определяет коэффициент связи. Кроме того, нижняя граница концентраций обусловлена влиянием легирования на механические свойства.

Сравнительные свойства известных и заявляемого сплава приведены в таблице

3735041

Свойства никелевых сплавов для магнитострикторов

СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий кобйльт и марганец, отличающийся тем, что, с целью повьшения предела текучести, он имеет следующий состав, мас.%: Кобальт 1,5 - 6,0 Марганец 0,6 - 2,5 НикельОстальное

Никель + +4%Со+ +0,5%Мп -(45-48) 4,1 (прототип) (текстурованньй) Никель + +3,5Со+ 4,0 + 1%Мп Никель + +6%Со+ 4,1 +2,5Мп Никель + +1,5%Со+ +0,6%Мп

Как видно из таблицы, сплав оптимального состава № 7 имеет высокую магнитострикцию -48x10 , достаточно большие значения коэффициента связи. 0,45, а также повышенные значения предела текучести 9,5 кг/мм и электросопротивления 12,0 мкОМСм,

Заявляемый сплав может быть использован в преобразователях, работающих на относительно низкой частоте 1 кГц, когда необходима повышенная усталостная прочность при максимальной амплитуде колебаний, причем потери на вихревые токи не играют существенной роли.

Заявляемый сплав также предназначен для изготовления магнитострикци- онных низкочастотных излучателей взамен применяемых в настоящее время

никеля и пермендюра. Известные никелевые магнитострикционные сплавы не позволяют заменить пермендюр. Последний при высоких акустических свойствах имеет важные недостатки, ограничивающие его применение - хрупкость, низкая коррозионная стойкость, особенно в морской воде, нестабильность акустических свойств и большое содержание дефицитного и дорогостоящего кобальта (около 50%).

Более низкое значение скорости распространения звука в предлагаемом сплаве позволяет изготавливать из него акустические преобразователи со средним расходом материала на 10-15% меньшим в сравнении с аналогичными преобразователями, изготовленными из технического никеля. 0,42 0,45 0,38