Магнитомягкий аморфный сплав

 

Изобретение относится к магнитомягким аморфным сплавам на основе кобальта с магнитострикцией, близкой к нулю. Сплав находит применение при изготовлении магнитных усилителей и импульсных трансформаторов. Сущность изобретения. Предлагается магнитомягкий аморфный сплав на основе кобальта, содержащий компоненты в следующем соотношении, ат.%: железо 2-5; хром 1-7; кремний 9-15; бор 9-15; кобальт остальное, причем сумма компонентов кремний и бор составляет 21-25 ат.%. После термической обработки в продольном магнитном поле в сплаве можно получить коэффициент прямоугольности петли магнитного гистерезиса более 0,8, а после термической обработки в поперечном магнитном поле коэффициент прямоугольности менее 0,1. 1 табл. 1 ил.

Изобретение относится к металлургии, а именно к магнитомягким сплавам на основе кобальта с близкой к нулю магнитострикцией.

Магнитомягкие сплавы с близкой к нулю магнитострикцией можно разделить на три группы. К первой группе относятся сплавы с высокой начальной магнитной проницаемостью, которые используются в измерительных трансформаторах тока. Ко второй группе относятся сплавы с высокой прямоугольностью петли магнитного гистерезиса (K_п > 0,8), которые используются в магнитных усилителях. Степень прямоугольности петли магнитного гистерезиса характеризуется коэффициентом прямоугольности K_п B_r/B_м, где B_r - остаточная магнитная индукция, B_м максимальная магнитная индукция, причем часто в качестве B_м используют величину B₈₀₀ магнитную индукцию при напряженности магнитного поля 800 А/м. К третьей группе относятся сплавы с линейной кривой намагничивания, а следовательно, с малой величиной K_п < 0,1. Они используются в импульсных трансформаторах.

Изобретение относится к магнитомягким сплавам второй и третьей групп, для которых характерна высокая чувствительность магнитного сплава к термической обработке в магнитном поле в отличие от сплавов первой группы. Целью изобретения является магнитомягкий аморфный сплав, в котором после термической обработки в продольном магнитном поле можно получить высокий коэффициент R_п > 0,8 или после термической обработки в поперечном магнитном можно получить низкий коэффициент K_п < 0,1.

Известен аморфный магнитный сплав с низкой магнитострикцией [1] имеющий формулу (Co_1-x-y-zFe_xNi_yT_z)_100-b (B_1-wM_w)_b, где T по крайней мере один компонент из группы, содержащей Mn, Cr, V, Ti, Mo, Nb, W; M по крайней мере один компонент из группы, содержащей Si, P, C, Ge; B бор, а численные значения x находятся в интервале 0,05-0,25; y=0,05-0,8; z=0-0,25; b=12-30 ат. причем w≅0,75, когда M является Si или Ge и n ≅0,05, когда M является C или P. Однако ряд сплавов из этой группы, имея близкую к нулю магнитострикцию, не чувствителен к термической обработке в магнитном поле.

Аморфный сплав с близкой к нулю магнитострикцией [2] взятый в качестве прототипа, представлен формулой где M по крайней мере один компонент из группы, содержащей Ti, V, Cr, Mn, Ni, Zr, Nb, Mo, Ru, Nf, To, W, Re, 0≅x₁≅0,1, 0≅x₂≅0,1, 70≅x₃≅79, 5≅x₄≅9. Содержание бора в интервале 5-9 ат. позволяет получить в указанном сплаве высокий коэффициент прямоугольности петли магнитного гистерезиса.

Проведенные исследования показали, что высокую чувствительность аморфного сплава с близкой к нулю магнитострикцией к термомагнитной обработке обеспечивает оптимальное суммарное содержание кремния и бора в отличие от прототипа, где основополагающим является содержание бора 5-9 ат. Кроме того обнаружено, что тип компонента M, вводимого для повышения жаростойкости сплава, значительно смещает оптимальный интервал содержания кремния и бора. В частности, для высокой чувствительности магнитомягкого аморфного сплава на основе кобальта к термомагнитной обработке необходимо увеличивать содержание кремния и бора при замене компонентов в следующей последовательности Cr, Mo, Ni.

На чертеже представлена зависимость коэффициента прямоугольности K_п после отжига в продольном магнитном поле от содержания кремния и бора (х, ат% ) в сплаве Co_93-x Fe₄Cr₃(Si_0,55B_0,45)_x. Из него следует, что для получения коэффициента прямоугольности K_п>0,8 необходимо, чтобы содержание кремния и бора составляло 21-25 ат.

Предлагается магнитомягкий аморфный сплав на основе кобальта, содержащий железо, хром, кремний и бор, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, ат. железо 2-5; хром 1-7; кремний 9-15; кобальт остальное, причем сумма компонентов кремний и бор составляет 21-25 ат.

Пример. В индукционной вакуумной печи выплавляли сплавы на основе кобальта, имеющие общую формулу Co_93-xFe₄Cr₃(Si_0,55B_0,45)_x. Разливку расплава проводили на установке "сириус 150/0.02М". Толщина полученной аморфной ленты составляла 25±3 мкм. Ленту сматывали в тороидальные сердечники диаметром 20/32 мм высотой 10 мм и отжигали при оптимальной температуре. В процессе отжига и охлаждения сердечник находился в продольном магнитном поле, направленном вдоль магнитной силовой линии сердечника, или в поперечном магнитном поле, направленном перпендикулярно торцевой поверхности сердечника. В таблице представлены результаты измерения коэффициента прямоугольности петли магнитного гистерезиса K_п B_r/B₈₀₀ в сплавах с разным суммарным содержанием кремния и бора x=(Si+B), ат. после отжига в продольном или поперечном магнитном поле. Из таблицы следует, что после отжига в продольном магнитном поле K_п>0,8, а после отжига в поперечном магнитном поле K_п<0,1 достигается в сплавах 1, 2, 3 и 4, содержащих кремний и бор в количестве 21 25 ат.

Коэффициент прямоугольности K_п в сплавах Co_93-x Fe₄ Cr₃ (Si_0,55 B_0,45)_x.

Источники информации 1. Патент США N 4755239, кл. C 22 C 10/03, 1988.

2. патент США N 4473417, кл. C 22 C 19/07, 1984.

Формула изобретения

Магнитомягкий аморфный сплав на основе кобальта, содержащий железо, хром, кремний и бор, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, ат.

Железо 2 5 Хром 1 7 Кремний 9 15 Бор 9 15 Кобальт Остальное причем сумма компонентов кремния и бора составляет 21 25 ат%

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2