Способ получения магнитострикционного материала

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (gg g С 21 D 8/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о с

Qg

Т 3

2 б

Сотне ат ЛО,КПа

Фиг.!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3794622/22-02 (22) 21.09.84 (46) 23.05.86. Бюл. У 19 (71) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. А.М.Горького и Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина (72} М.А Горланова, Н.А.Скулкина, В.А.Катаев,.-Л;В.Падерова и Г.А.Брашеван (53) 621.77.016.03(088.8) (56} Авторское свидетельство СССР

N 378424, кл. С 21 D 1/04, 1971.

Авторское свидетеЛьство СССР

У 872580, кл. С 21 Э 8/12, 1983. (54)(57) 1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТО"

СТРИКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА преимущественно на основе сплава железо-алюминий, включающий выплавку, ковку, горячую и холодную прокатки с промежуточным и окончательным отжигами, отличающийся тем, что, с целью повышения магнитострикции насыщения и ее температурной устойчивости снижения удельных магнитных потерь после окончательного отжига на поверхности материала создают сжимающие напряжения, достаточные для перестройки типа доменной структуры, путем нанесения магнитоактивного электроизоляционного покрытия.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ н и с я тем, что на листе сплава е железо — алюминий (67) создают сжимающие напряжения 4-20 ИПа.

123

Изобретение относится к способам получения магнитострикционного материала с минимальными удельными магнитными потерями и повьппенным значением максимальной магнитной проницаемости и может быть использовано при производстве железо-алюминиевых сплавов для магнитострикционных преобразователей.

Цель изобретения — повышение магнитострикции насыщения и ее температурной устойчивости, снижение удельных магнитных потерь.

Способ включает следующую последо= вательность операций: выплавку в вакуумной индукционной печи, ковку, горячую прокатку, холодную прокатку с промежуточным и окончательным высокотемпературными отжигами, формирование электроизоляционного покрытия, создающего сжимающие напряжения. формирование электроизоляционного покрытия осуществляют следующим образом.

Иеталл обезжиривают, травят в

15Х-ном растворе Н РО в течение

10-20 с при 60 С, помещают в раствор для электроизоляционного покрытия, отжимают в валиках, сушат при 80-90 С в течение 30 мин и проводят термообработку для образования покрытия в атмосфере азота — водорода при нагреве до 820 С. Примеры выполнения приведены для сплава, содержащего . алюминия 6-7 мас.Х, остальное железо.

Относительное изменение магнитострикции рассчитывают по формуле

ЬА " с эип) ь(Бей энем> !

h И g (8e ь зиад) где 1 - — магнитострикция насыЬ с эип1 щения после формирования электроизоляционного покрытия (ЭИП);

h, р „магнитострикция насьпце» ния, измеренная до формирования покрытия, В табл. t представлены данные процентного повьппения магнитострикции при сжимающих напряжениях, создаваемых в металле ЭИП, и величина остаточной магнитострикции, характеризующая дестабилизацию доменных границ е

Дальнейшее повьппение сжимающих напряжений приводит к незначительному увеличению эффекта, однако анализ возможностей его дальнейшего усиле2693 2 ния показывает, что это усиление достигается на материале с большей степенью кристаллографической текстуры (фиг. 1 и 2) и следовательно эффективным интервалом сжимающих на" пряжений является б,щ = 4-20 МПа.

Зависимость удельных потерь от воздействия электроизоляционного покрытия для оптимального значения сжимающих напряжений, приводящего к относительному изменению магнитострикций на 50Х приведена в табл. 2, влияние термической обработки на уровень удельных магнитных потерь при частотах 50 и 420 Гц и магнитострикцию насыщения — в табл. 3.

Образцы известного материала отжигают в течение 10 мин при 800 С, т.е. при температуре и времени формирования ЭИП.

30

Д(50 4

Из табл. 3 видно, что в материале, изготовленном по известному способу, отсутствует температурная устойчивость магнитострикции и, следовательно, такой материал может эксплуатироваться только в тех случаях, где нет температурных обработок и не требуется электроизоляция пластин.

Однако при этом очень велики энергетические затраты на перемагничивание, о чем говорит высокий уровень удельных магнитных потерь и особенно при наиболее предпочтительных частотах

400 Гц.

После высокотемпературного отжига материала по предлагаемому способу эффект от термической обработки отсутствует и, следовательно, улучшение свойств связано с влиянием магнитоактивного электроизоляционного покрытия.

В табл. 4 приведены сравнительные данные по уровню магнитострикции насыщения после формирования ЭИП (по предлагаемому способу) на металле после высокотемпературного отжига и на деформированном согласно известному способу.

Как видно из табл. 4, в исходном состоянии до формирования ЭИП материал после ВТО имеет магнитострикцию насыщения ниже, чем изготовленный цо известному способу. Однако после формирования ЭИП значение магнитострикции насьпцения в металле, изготовленном по известному способу, снижается, но меньше, чем после ТО (табл. 3). Значения магнитострикцин насьпцения после формирования ЭИП в

Таблица

Химический сосСоздаваемые

ЭИП напряжения в металле, о

ИПа тав растворов для ЭИП, г/л агнито» трикция, .1О а изменения маг нитострикции, 1,0

150

NaH РО„

Кн РО„

200

MS(H,PO„), 1000

Н О

Остальное

1,5

200

КН РО„

Нан Po„

НаРО

150

Остальное

Н О

200

400

200

3,5

500

300

Вода

Остальное

Кан PO„

150

3,5

200

КН PO (КРО,)

Вода

Остальное

3 12326 металле после ВТО повышаются и для обоих приведенных случаев становятся примерно одинаковыми.

Таким образом, при применении предлагаемого способа повышается тем-. пературная устойчивость магнитострикции насыщения, снижаются удельные магнитные потери (в 6-10 раз по сравКН„РО„

ХаРОз

А1(нтРО„)д

Cr (Н PO„)> 100

Вода Остальное

КН РО„

NaPO

А1(Н РО„)

"3

93 4 нению и известным способом), повышается магнитострикция насыщения.

Предлагаемый способ получения магнитострикционного материала с низким удельными магнитными потерями позволяет использовать без кардиналь ного изменения имеющуюся технологию формирования ЭИП на электротехнической стали.

Относительные статочная

l232693

Т а б л и ц а

Частота Индукция

f ° Гц В, тл

Максимальная маг" нитная проницаемость Р 10 з, Гн/

1 ! без ЭИП с ЭИП без ЭИП с ЭИП

1,0

1, 05

1,03

1,21

9,3

1,58 1 47

19,2 17,2

4-20

1,0

-10

Таблица 3

Удельные магнитные потери,, Вт/кг, при частоте

Максимальная индукция, Интервал магнитострикции насыщения, Л 10

420 Гц

50 Гц

ВТО ТО

ВТО ТО ВТО ТО

1,0

1,10 1,09 19,7

19,6

1,0 (Известнаи) 907 1,93 91,,0 22 ° 9

295

П р и.м е ч а н и е. BTO - высокотемпературная обработка. ТО - термообработка, соответствующая температуре нанесения электроиэоляционного покрытия.

Таблица 4

Относительное изменение магдо Эип с ЭИП до ЭИП с ЭИП

+ 50

3 5

18-26

11-15

После ВТО

По известному способу

" 30

17-24

25-40

Состояние металла исходное

Удельные магнитные потери

Вт/кг

Интервал магнитострикции насыщеЛ 10

Остаточная магнитострикция, 10 нитострикции, — Х

ЬЛ

1232693

УО

Яноасиое сжагпие, та

Ф8. 2

Составитель В. Садчиков

Редактор Н. Гунько Техред М.Ходанич Корректор Е. Рошко

Заказ 2739/28 Тираж 552 Подписное

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