Сплав для постоянных магнитов

Авторы патента:

H01F1/032 - Магниты; индуктивности; трансформаторы; выбор материалов, обеспечивающих магнитные свойства (керамические составы на основе ферритов C04B 35/26; сплавы C22C; термомагнитные приборы H01L 37/00; громкоговорители, микрофоны, адаптеры или подобные акустические электромеханические преобразователи H04R)

C22C38/00 - Сплавы черных металлов, например легированные стали (легированные чугуны C22C 37/00)

C22C30/00 - Сплавы, содержащие менее 50% по массе каждого компонента

Владельцы патента RU 2510422:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Магнетон" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам для постоянных магнитов. Сплав для постоянных магнитов содержит, масс.%: кобальт 34,5-35,5, никель 14,0-14,5, медь 3,8-4,2, алюминий 7,0-7,5, титан 5,0-5,5, сера 0,15-0,25, олово 0,1-0,2, гафний 1,0-2,0, железо - остальное. Сплав характеризуется повышенными магнитными характеристиками и низким температурным коэффициентом индукции. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к магнитотвердым сплавам на основе системы Fe-Co-Ni-Al-Cu-Ti, используемым для производства постоянных магнитов с монокристаллической структурой.

Известен магнитотвердый сплав, по ГОСТ 17809-72, содержащий, масс.%:

Кобальт	34,5-35,5
Никель	13,5-14,5
Медь	2,5-3,0
Алюминий	7,0-7,5
Титан	5,0-5,5
Железо	остальное

Недостатком этого сплава является невысокий уровень коэрцитивной силы (Н_СВ) 110-120 кА/м и магнитной энергии (ВН)_МАХ 80-88 кДж/м³. С другой стороны, его температурный коэффициент магнитной индукции (ТКИ) составляет - 0,01%/°С, что достигается не за счет легирования термостабильными добавками, а за счет более совершенной монокристаллической микроструктуры, не искаженной тяжелыми металлами.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сплав на основе системы Fe-Co-Ni-Al-Cu-Ti следующего состава, масс.% (патент Р.Ф. №1772211):

Кобальт	34,5-35,5
Никель	14,0-14,5
Алюминий	6,8-7,2
Медь	3,3-3,7
Титан	4,8-5,2
Ниобий	0,9-1,1
Сера	0,2-0,5
Углерод	0,02-0,03
Марганец	0,2-0,4
Кремний	0,1-0,2
Гафний	0,4-0,9
Железо	остальное

Недостаток известного сплава - при высоких магнитных параметрах (коэрцитивная сила (Н_СВ) 134-140 кА/м, магнитная энергия (ВН)_МАХ 79,6-91,8 кДж/м³, остаточная магнитная индукция (Br) 1,02-1,09 Тл) он имеет высокий температурный коэффициент магнитной индукции (ТКИ) до - 0,03%/°С, что приводит к значительному падению реальной магнитной индукции (до 0,99-1,06 Тл) при рабочих температурах выше 100°С.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение основных магнитных (Br, H_CB и (ВН)_MAX) параметров и главное - снижение температурного коэффициента магнитной индукции. Поставленная задача решается за счет введения от 1,0 до 2,0% гафния, образующего в сплаве термостабильные фазы, с одновременным введением от 0,1 до 0,2% олова, позволяющего компенсировать вредное влияние большего количества гафния на совершенство монокристаллической структуры.

При этом, за счет отказа от введения добавок Mn - С и Mb - S, содержащих атомы пяти-, шести-, и семивалентных элементов удается значительно повысить качество микроструктуры монокристаллов данного сплава и, как следствие, значительно уменьшить температурный коэффициент индукции (ТКИ). Кроме того, уменьшение ТКИ происходит и за счет введения в сплав значительного количества Hf (до 2%).

Положительное влияние добавки гафния в присутствии олова на магнитные и эксплуатационные свойства сплава заключаются в том, что гафний делает монокристаллическую структуру даже в отсутствии кремния максимально совершенной за счет полного протекания высокоэрцитивного распада с образованием температурностабильных магнитных фаз. Введение олова (вместо кремния) позволяет увеличить содержания гафния в сплаве до 2% без потери основных магнитных параметров (Br, H_CB, (ВН)_max), поскольку кремний в небольших количествах (до 0,2%) способен компенсировать отрицательное влияние не более 0,9% гафния, а при увеличении содержания кремния в сплаве резко падают основные магнитные характеристики (Br, H_CB, (ВН)_max).

Выбор граничных пределов дополнительно введенных в состав сплава олова и гафния обусловлен следующими факторами:

- гафний увеличивает склонность сплава к образованию монокристаллической структуры и к высокоэрцитивному распаду, с образованием термостабильных магнитных фаз (сплавы 2, 3, 4 таблицы);

- с другой стороны с ростом содержания тяжелых атомов гафния снижается интенсивность диффузионных процессов при затвердевании сплава, что увеличивает количество дефектов в структуре сплава и снижает магнитные параметры, особенно коэрцитивную силу (сплав 6 таблицы);

- введение более активных и подвижных атомов олова позволяет повысить интенсивность диффузионных процессов и тем самым регулировать отрицательное воздействие большого содержания гафния на магнитные свойства сплава. При этом сплав не должен содержать кремния с целью предотвращения образования силицида олова, являющегося паразитной парамагнитной фазой;

- при низком содержании олова (менее 0,1%), его концентрации не хватает для компенсирования вредного влияния больших концентраций гафния (сплав 1 таблицы);

- при содержании олова более 0,2% (сплав 2 таблицы), за счет значительного ускорения диффузионных процессов при затвердевании нарушается совершенство магнитной структуры сплава, и как следствие снижаются магнитные параметры магнитного сплава;

- при содержании олова 0,1-0,2% и низком содержании гафния (менее 1%, известный сплав) температурный коэффициент индукции увеличивается очень незначительно, и не достигается решение основной задачи изобретения;

- при содержании гафния более 2% (сплав 6 таблицы) происходит значительное снижение магнитных параметров сплава, особенно коэрцитивной силы в результате роста числа дефектов структуры.

Кроме того, в данном сплаве необходимо присутствие небольшого количества серы (до 0,25%), для улучшения обрабатываемости (шлифуемости) магнитов. В известном сплаве сера в количестве до 0,5% вводится и для улучшения обрабатываемости и для повышения активности ниобия.

Содержание остальных элементов (Со, Mi, Ti, Al, Cu) являются стандартными для литых монокристаллических сплавов.

Содержание углерода (до 0,02%), снижает только примесное состояние Fe, Co, Ni и не служит для повышения активности атомов Mn, как в известном сплаве и является не магнитообразующей примесью.

Для получения магнитов с монокристаллической структурой известный и предлагаемый сплавы выплавляли в вакуумной индукционной печи ИСВ - 0,016 в тигле из оксида алюминия. Порядок плавки был следующий: в тигель печи загружали железо, кобальт, никель. В дозатор загружали медь, титан, сернистое железо, алюминий, олово и гафний. Производили вакуумирование плавильной камеры печи до остаточного давления не более 5×10^-3 мм рт.ст., затем включали нагрев и производили дегазацию (основных элементов загруженных в тигель) до полного прекращения падения разреженности среды в камере печи. Запускали аргон высокой частоты с небольшим избыточным давлением. Расплавляли металл в тигле и производили дозирование из дозатора остальных элементов. Поднимали температуру до 1620-1650°С делали выдержку 20-40 секунд после чего расплав выливали в керамическую форму, где он затвердевал в виде равноосных отливок цилиндрической формы. В дальнейшем эти отливки использовали в качестве шихты для выращивания монокристаллов. Выращивание производили в высокочастотной установке Кристаллизатор-203 в атмосфере аргона. Выращенные монокристаллические заготовки подвергали механической обработке, для получения магнитов ⌀20×20 мм и ⌀10×15 мм. Подвергали их стандартной термомагнитной обработке: охлаждение с 1250°С до 760° со скоростью не менее 150-200°С/мин. и выдержка в изотермической ванне при 805±2°С в течении 12 минут в магнитном поле напряженностью не менее 240 кА/м, после чего следует отпуск: 640°С - 5 часов, 560°С - 20 часов.

Замер магнитных свойств производили на установке PERMAGRAPH С-300, путем снятия с магнитов кривой размагничивания.

Химический состав известного и предлагаемого сплавов, а также их магнитные и эксплуатационные характеристики приведены в таблице.

Сплав для постоянных магнитов, содержащий кобальт, никель, алюминий, медь, титан, серу и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит олово и гафний при следующем соотношении элементов, мас.%:

Кобальт	34,5-35,5
Никель	14,0-14,5
Медь	3,8-4,2
Алюминий	7,0-7,5
Титан	5,0-5,5
Сера	0,15-0,25
Олово	0,1-0,2
Гафний	1,0-2,0
Железо	Остальное

Изобретение относится к нанокристаллическому сплаву на основе железа и способу его формирования и может быть использовано в трансформаторе, индукторе, входящем в состав двигателя магнитном сердечнике.

Текстурованный лист электротехнической стали и способ его получения // 2509163

Изобретение относится к области металлургии. Для уменьшения магнитных потерь в текстурованном листе из электротехнической стали на поверхности листа формируют канавки, каждая из которых имеет заданную длину и вытянута в направлении, перпендикулярном направлению транспортировки листа электротехнической стали, при этом канавки сформированы при заданных интервалах посредством сканирования поверхности листа лазерным лучом.

Способ производства текстурированной магнитной листовой стали // 2508411

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения высокой плотности магнитного потока в стали осуществляют горячую прокатку материала из кремнистой стали, содержащей, мас.%: от 0,8 до 7 Si, от 0,01 до 0,065 растворимого в кислоте Аl, от 0,004 до 0,012 N, от 0,05 до 1 Мn и от 0,0005 до 0,0080 В, С 0,085 или менее, Ti 0,004 или менее, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из S и Se, составляющих в сумме от 0,003 до 0,015 мас.%, Fe и неизбежные примеси остальное, отжиг горячекатаной стальной полосы, однократную или многократную холодную прокатку, обезуглероживающий отжиг для первичной перекристаллизации, нанесение разделителя для отжига, содержащего MgO в качестве своего основного компонента и окончательный отжиг для вторичной перекристаллизации, при этом между началом обезуглероживающего отжига (стадия S4) и появлением кристаллов вторичной нерекристаллизации при окончательном обезуглероживании (стадия S5) проводят азотирующую обработку (стадия S6) для увеличения содержания N в обезуглероженной отожженной стальной полосе, а при горячей прокатке (стадия S1) материал из кремнистой стали выдерживают при температуре от 1000 до 800°С в течение 300 секунд или дольше, а затем осуществляют чистовую прокатку.

Способ получения металл-полимерного композитного материала для радиотехнической аппаратуры // 2506224

Изобретение относится к получению металл-полимерных композиционных материалов, предназначенных для применения в радиотехнической аппаратуре в качестве радиопоглощающих и экранирующих материалов.

Пластина из железа или сплава железа и способ ее изготовления // 2505617

Способ включает создание металлического слоя (2) с ферритообразующим элементом, по меньшей мере, на одной поверхности пластины (1), выполненной из Fe или сплава Fe, с превращением α-γ.

Магнитомягкий композиционный материал и способ его производства в виде изделия // 2504854

Изобретение относится к магнитомягкому композиционному материалу, включающему аморфный магнитомягкий сплав в виде частиц и легкоплавкое стекло. Материал характеризуется тем, что он дополнительно содержит кристаллы альфа кварца наноразмеров, распределенные в стекле и образующие вместе с ним стеклокристаллическое связующее.

Способ изготовления листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой // 2503729

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения благоприятных значений потерь в сердечниках на холоднокатаном стальном листе образуют резистную пленку для изготовления канавки путем травления, при этом в резистной пленке образуют открытую часть стального листа, содержащую первую область, ориентированную в направлении ширины листа, и множество вторых областей, начинающихся от первой области, причем ширина первой области и вторых областей составляет от 20 мкм до 100 мкм, и расстояние от концевой части одной из вторых областей до концевой части смежной с ней другой области из вторых областей составляет от 60 мкм до 570 мкм.

Способ изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой // 2503728

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения плотности магнитного потока осуществляют нагрев сляба из стали, содержащей, мас.%: Si от 0,8 до 7, кислоторастворимый Al от 0,01 до 0,065, C 0,085 или менее, N 0,012 или менее, Mn 1,0 или менее, S эквивалентно Seq., определяемым уравнением «Seq.=[S]+0,406·[Se]», где [S] представляет содержание S, [Se] представляет содержание Se, 0,015 или менее, остальное Fe и неизбежные примеси, горячую прокатку сляба, отжиг, холодную прокатку, обезуглероживающий отжиг для первичной рекристаллизации, нанесение покрытия и заключительный отжиг для вторичной рекристаллизации.

Способ изготовления листа текстурированной электротехнической стали, лист текстурированной электротехнической стали для ленточного сердечника и ленточный сердечник // 2502810

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения магнитной индукции листа, используемого в ленточных сердечниках, сляб из стали заданного химического состава нагревают до температуры 1280°C или более высокой и осуществляют горячую прокатку.

Способ улучшения магнитных свойств анизотропной электротехнической стали лазерной обработкой // 2501866

Изобретение относится к области черной металлургии. Для улучшения магнитных свойств и физико-механических свойств более устойчивых к эксплуатационным воздействиям анизотропной электротехнической стали Fe-3% стальные листы толщиной 0,05-0,50 мм, подвергнутые отжигу для вторичной рекристаллизации и имеющие изоляционные конечные покрытия, обрабатывают лазером непрерывного излучения путем сканирования движущегося листа в поперечном направлении относительно направления его движения, при этом в зонах лазерной обработки стальных листов, дополнительно насаждают локальные дефекты и одновременно формируют пластической деформацией локальное поверхностное сжатие на глубину не более 1/4 толщины листа стали, причем в качестве основы дефектов применяют слабомагнитные порошкообразные вещества, имеющие намагниченность насыщения 200-500 Гс, которые насыпают на поверхность стальных листов, или наносят магнитоактивным покрытием, или дополнительно насыпают на покрытие, а на заключительной стадии обработки осуществляют низкотемпературный отпуск в диапазоне 500-550°C.

Состав сплава, нанокристаллический сплав на основе fe и способ его формования и магнитный узел // 2509821

Способ получения литых биметаллических штампов системы ферритная сталь - алюминиевый чугун // 2507026

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает заливку в охлаждаемую литейную форму первого слоя из суспензионной ферритной стали толщиной, составляющей 10÷50% объема литейной формы.

Пластина из железа или сплава железа и способ ее изготовления // 2505617

Толстолистовая сталь, характеризующаяся низким соотношением между пределом текучести и пределом прочности, высокой прочностью и высокой ударной вязкостью, и способ ее изготовления // 2496904

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения в толстолистовой стали низкого соотношения между пределом текучести и пределом прочности, высокой прочности, ударной вязкости и стойкости к последеформационному старению, эквивалентной классу API 5L Х60 и менее, толстолистовая сталь содержит, мас.%: от 0,03% до 0,06% C, от 0,01 до 1,0 Si, от 1,2 до 3,0 Mn, 0,015 и менее Р, 0,005 и менее S, 0,08 и менее Al, от 0,005 до 0,07 Nb, от 0,005 до 0,025 Ti, 0,010 и менее N, 0,005% и менее О, остальное Fe и неизбежные примеси, имеет трехфазную микроструктуру, состоящую из бейнита, мартенсито-аустенитного компонента (М-A) и квазиполигонального феррита, при этом доля площади бейнита составляет от 5% до 70%, доля площади компонента М-А - от 3% до 20%, остальную долю площади составляет квазиполигональный феррит, а эквивалентный диаметр круга для компонента М-А составляет 3,0 мкм и менее.

Способ получения высокоплотного порошкового фосфорсодержащего материала на основе железа // 2494836

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения изделий на основе железного порошка, и может быть использовано при изготовлении средне- и тяжелонагруженных конструкционных деталей, испытывающих динамические и истирающие нагрузки.

Высокопрочная стальная труба для применения при низких температурах с превосходной прочностью при продольном изгибе и ударной прочностью зоны термического влияния при сварке // 2493286

Изобретение относится к области металлургии, а именно к трубам из высокопрочной стали, пригодным для транспортировки природного газа и сырой нефти. Для повышения прочности трубы при продольном изгибе и ударной прочности зоны термического влияния при сварке часть основного материала содержит, в мас.%: С более 0,03-0,08, Si 0,01-0,5, Mn 1,5-3,0, P 0,015, S≤0,005, Al 0,01-0,08, Nb 0,005-0,025, Ti 0,005-0,025, N 0,001-0,010, 0≤0,005, В 0,0003-0,0020, дополнительно включает один или более из элементов: Cu, Ni, Cr, Мо и V, остальное Fe и неизбежные примеси.

Высокопрочная бесшовная стальная труба, обладающая очень высокой стойкостью к сульфидному растрескиванию под напряжением для нефтяных скважин и способ ее изготовления // 2493268

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения высокой стойкости труб для нефтяных скважин к сульфидному растрескиванию под напряжением (СРН-стойкость) бесшовная стальная труба содержит, мас.%: от 0,15 до 0,50 С, от 0,1 до 1,0 Si, от 0,3 до 1,0 Mn, 0,015 или менее P, 0,005 или менее S, от 0,01 до 0,1 Al, 0,01 или менее N, от 0,1 до 1,7% Cr, от 0,4 до 1,1% Мо, от 0,01 до 0,12 V, от 0,01 до 0,08 Nb, от 0,0005 до 0,003 В или дополнительно содержит от 0,03 до 1,0 мас.% Cu и имеет микроструктуру, которая содержит 0,40% или более растворенного Mo и фазу отпущенного мартенсита, которая является главной фазой и которая имеет зерна первичного аустенита с размером зерна 8,5 или более и 0,06 мас.% или более диспергированного осадка M2C-типа, имеющего по существу зернистую форму.

Состав сплава, нанокристаллический сплав на основе fe и способ его формирования // 2483135

Изобретение относится к области металлургии, в частности к магнитно-мягкому сплаву и способу его формирования, при этом сплав может быть использован в трансформаторе, индукторе.

Сортовой прокат горячекатаный в прутках, круглый // 2479645

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячекатаного сортового проката в прутках диаметром 210 мм, который может быть использован в нефтедобыче для получения изделий, работающих с высокими механическими нагрузками.

Прокат сортовой горячекатаный в прутках, круглый // 2479644

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячекатаного сортового проката в прутках диаметром 210 мм, который может быть использован для получения изделий, работающих с высокими механическими нагрузками в нефтедобыче.

Пригодный для сварки, жаропрочный, стойкий к окислению сплав // 2507290

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным, стойким к окислению сплавам, пригодным для сварки. Сплав содержит следующие компоненты, масс.%: 25-32 железа, 18-25 хрома, 3,0-4,5 алюминия, 0,2-0,6 титана, 0,2-0,4 кремния, 0,2-0,5 марганца, до 2,0 кобальта, до 0,5 молибдена, до 0,5 вольфрама, до 0,01 магния, до 0,25 углерода, до 0,025 циркония, до 0,01 иттрия, до 0,01 церия, до 0,01 лантана, никель и примеси - остальное.