RU2706081C1 - Способ изготовления ленты из магнитно-мягкого аморфного сплава с увеличенной магнитной индукцией на основе системы Fe-Ni-Si-B - Google Patents
Способ изготовления ленты из магнитно-мягкого аморфного сплава с увеличенной магнитной индукцией на основе системы Fe-Ni-Si-B Download PDFInfo
- Publication number
- RU2706081C1 RU2706081C1 RU2019122027A RU2019122027A RU2706081C1 RU 2706081 C1 RU2706081 C1 RU 2706081C1 RU 2019122027 A RU2019122027 A RU 2019122027A RU 2019122027 A RU2019122027 A RU 2019122027A RU 2706081 C1 RU2706081 C1 RU 2706081C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- melt
- cooling
- minutes
- amorphous
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title abstract description 25
- 230000006698 induction Effects 0.000 title abstract description 22
- 229910008423 Si—B Inorganic materials 0.000 title abstract description 9
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 13
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 5
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 9
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
- H01F3/04—Cores, Yokes, or armatures made from strips or ribbons
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения магнитно-мягких аморфных сплавов на основе системы Fe-Ni-Si-В, и может быть использовано при изготовлении сердечников для импульсных и широкополосных трансформаторов, трансформаторов вторичных источников питания, дросселей фильтров и резонансных контуров. Способ получения ленты из магнитно-мягкого аморфного сплава Fe-Ni-Si-B-Nb- включает приготовление расплава сплава Fe-Ni-Si-B, охлаждение на вращающемся закалочном металлическом диске и термическую обработку. В расплав добавляют 15-30% шихты в виде аморфной ленты сплава Fe-Si-B-Nb-Cu, а термическую обработку ведут по режиму, включающему нагрев до 450-500°С, выдержку 15-60 мин, охлаждение на воздухе и затем нагрев до 520-540°С, выдержку 5-15 мин, охлаждение на воздухе. Получают высокие значения магнитной индукции и низкий уровень коэрцитивной силы. 2 з.п. ф-лы, 1 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к способам получения магнитно-мягких аморфных сплавов на основе системы Fe-Ni-Si-В, и может быть использовано при изготовлении магнитопроводов (сердечников) в импульсных и широкополосных трансформаторах, трансформаторов вторичных источников питания, дросселей фильтров и резонансных контуров.
Магнитная индукция в магнитно-мягких сплавах определяется соотношением количества ферромагнитных элементов (Fe и Ni) и аморфизирующих добавок: Si, В, Р, С. Наибольшей величиной магнитной индукции среди этих сплавов на основе системы Fe-Ni-Si-B обладает сплав 2 НСР. При величине индукции 1,5 Тл величина коэрцитивной силы сплава составляет 10-15 А/м.
Известен способ получения аморфной ленты из сплава типа 2 НСР с увеличенной магнитной индукцией, который включает в себя:
а) изготовление расплава, состоящего из 2,0% Ni, 6,0% Si, 3,0% В, 0,5% Nb, 88,5% Fe (по массе), причем никель, кремний, ниобий и частично железо вводят в расплав поэлементно, а бор и оставшуюся часть железа - в виде ферробора соответствующей концентрации;
б) приготовление ленты путем эжектирования расплава под давлением через сопло на вращающийся металлический диск;
в) термомагнитную обработку в поперечном магнитном поле с приложением упругих напряжений в направлении намагничивания.
При реализации такой технологии магнитная индукция сплава достигает величины 1,65-1,70 Тл. Однако, при этом с увеличением магнитной индукции одновременно происходит рост коэрцитивной силы до 50 А/м, что ухудшает магнитно-мягкие свойства сплава. ["Сталь", №6, С. 69-72. 2009].
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения ленты из сплава типа 2 НСР с высокой магнитной индукцией, который включает:
а) приготовление расплава, состоящего из 1,6% Ni, 3,0% В, 5,4% Si, 0,8% Nb, 0,3% Cu и 88,9% Fe (по массе), причем никель, кремний, ниобий, медь и частично железо вводят в расплав поэлементно, а бор и оставшуюся часть железа - в виде ферробора соответствующей концентрации;
б) приготовление ленты путем эжектирования расплава под давлением через сопло на вращающийся металлический диск;
в) термомагнитную обработку ленты в поперечном магнитном поле с приложением упругих напряжений в направлении намагничивания ["Сталь" №3, С. 90-91. 2015 - прототип].
Такая технология позволяет увеличить значение магнитной индукции до значений В=1,65-1,8 Тл, но только при использовании схемы термомагнитной обработки, при которой охлаждение происходило при одновременном воздействии магнитного поля и упругой нагрузки и при этом величина коэрцитивной сохраняется на низком уровне и составляет 10-15 А/м.
Недостатком прототипа является технологическая сложность проведения термообработки одновременно в магнитном поле и при приложении внешних нагрузок определенной величины.
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение является получение высоких значений магнитной индукции сочетающихся с низкими значениями коэрцитивной силы.
Техническим результатом изобретения является получение высоких значений магнитной индукции и низким уровнем коэрцитивной силы с упрощением способа изготовления.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления ленты из магнитно-мягкого аморфного сплава Fe-Ni-Si-B-Nb-Cu с увеличенной магнитной индукцией, включающем приготовление расплава сплава Fe-Ni-Si-B, охлаждение на вращающемся закалочном металлическом диске и термическую обработку, согласно изобретению в расплав добавляют 15-30% шихты в виде аморфной ленты сплава Fe-Si-B-Nb-Cu, а термическую обработку ведут по режиму: нагрев до 450-500°С, выдержка 15-60 минут, охлаждение на воздухе, затем нагрев до 520-540°С, выдержка 5-15 минут, охлаждение на воздух. Получают ленту из сплава, содержащего мас. %: 1,4-1,7 никеля, 5,3-5,7 кремния, 2,6-3,0 бора, 0,5-1,1 ниобия, 0,2-0,5 меди, остальное железо. Сплав Fe-Ni-Si-B содержит, мас. %: 1,3-2,0 никеля, 2,8-3,2 бора, 4,9-5,5 кремния, остальное железо, а сплав Fe-Si-B-Nb-Cu содержит мас. %: 6.8-7,9 кремния, 1,2-1,9 бора, 3,9-5,6 ниобия, 0,8-1,3 меди, остальное железо.
Экспериментально установлено, что добавка в расплав на основе системы Fe-Ni-Si-B состава (мас. %) 1,3-2,0 никеля, 4,9-5,5 кремния, 2,8-3,2 бора, остальное железо 15-30% шихты сплава Fe-Si-B-Nb-Cu состава (мас. %) 6,8-7,9 кремния, 1,2-1,9 бора, 3,9-5,6 ниобия, 0,8-1,3 меди, остальное железо в виде аморфной ленты приводит к увеличению магнитной индукции в аморфной ленте, полученной из этого расплава до 1,8 Тл. При этом коэрцитивная сила составляет 10-15 А/м. При введении в расплав менее 15% шихты в виде аморфной ленты индукция возрастает с одновременным ростом коэрцитивной силы, а при введении в расплав более 30% шихты наблюдается снижение магнитной индукции до 1,35-1,40 Тл.
При проведении первой термообработки выдержка менее 15 минут не ведет к увеличению индукции, а при выдержке больше 60 минут достигнутое значение высокой индукции далее не растет. При проведении второй термообработки выдержка менее пяти минут не ведет к росту индукции, а при выдержке 15 минут начинается процесс кристаллизации с мгновенным ростом коэрцитивной силы до значений Н(с)=400-600 А/м и снижением индукции до значений 1,35-1,40 Тл.
Пример.
Сплав состава l,6%Ni+5,44%Si+2,78%B+0,78%Nb+0,28%Cu, остальное Fe выплавлялся при смешении в расплаве 80% сплава Fe-Ni-Si-B состава l,6%Ni+4,98%Si+2,85%В, остальное Fe с 20% шихты из сплава Fe-Si-B-Nb-Cu в виде аморфной ленты состава 6,8%Si+l,5%B+3,9%Nb+l,2%Cu, остальное Fe. Полученная аморфная лента проходила двухступенчатую термообработку по режиму: нагрев до 500°С, выдержка 20 минут, охлаждение на воздухе, затем нагрев до 530°С, выдержка 7 минут, охлаждение на воздухе. Магнитные свойства, измеренные на тороидальных образцах по стандартной методике, показали значение магнитной индукции 1,78 Тл и коэрцитивной силы 12 А/м.
Таким образом, высокие значения магнитной индукции с низкими значениями коэрцитивной силы получены без применения термомагнитной обработки совместно с упругими нагрузками определенной величины, как в прототипе, а по упрощенной схеме, заявленной в данном способе.
Claims (3)
1. Способ получения ленты из магнитно-мягкого аморфного сплава Fe-Ni-Si-B-Nb-Cu с увеличенной магнитной индукцией, включающий приготовление расплава сплава Fe-Ni-Si-B, охлаждение на вращающемся закалочном металлическом диске с получением ленты и термическую обработку ленты, отличающийся тем, что в расплав добавляют 15-30% шихты в виде аморфной ленты сплава Fe-Si-B-Nb-Cu, а термическую обработку ведут по режиму, включающему нагрев до 450-500°С, выдержку 15-60 минут, охлаждение на воздухе, затем нагрев до 520-540°С, выдержку 5-15 минут и охлаждение на воздухе.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что получают ленту из сплава, содержащего мас.%: 1,4-1,7 никеля, 5,3-5,7 кремния, 2,6-3,0 бора, 0,5-1,1 ниобия, 0,2-0,5 меди, железо - остальное.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что приготавливают расплав сплава Fe-Ni-Si-B, содержащего, мас.%: 1,3-2,0 никеля, 2,8-3,2 бора, 4,9-5,5 кремния, железо – остальное, и в расплав добавляют шихту в виде аморфной ленты сплава Fe-Si-B-Nb-Cu, содержащего, мас.%: 6.8-7,9 кремния, 1,2-1,9 бора, 3,9-5,6 ниобия, 0,8-1,3 меди, железо - остальное.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019122027A RU2706081C1 (ru) | 2019-07-12 | 2019-07-12 | Способ изготовления ленты из магнитно-мягкого аморфного сплава с увеличенной магнитной индукцией на основе системы Fe-Ni-Si-B |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019122027A RU2706081C1 (ru) | 2019-07-12 | 2019-07-12 | Способ изготовления ленты из магнитно-мягкого аморфного сплава с увеличенной магнитной индукцией на основе системы Fe-Ni-Si-B |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2706081C1 true RU2706081C1 (ru) | 2019-11-13 |
Family
ID=68579931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019122027A RU2706081C1 (ru) | 2019-07-12 | 2019-07-12 | Способ изготовления ленты из магнитно-мягкого аморфного сплава с увеличенной магнитной индукцией на основе системы Fe-Ni-Si-B |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2706081C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11753707B2 (en) | 2019-01-09 | 2023-09-12 | Jingran WANG | Amorphous strip master alloy and method for preparing same |
| RU2805666C2 (ru) * | 2020-01-09 | 2023-10-23 | ВАН, Цзяхао | Аморфный листовой легированный сплав и способ его получения |
| CN116959836A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-10-27 | 唐山非晶科技有限公司 | 一种感应炉专用非晶磁轭及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2044352C1 (ru) * | 1993-10-29 | 1995-09-20 | Научно-исследовательский институт материалов электронной техники | Аморфный магнитомягкий сплав |
| US7425239B2 (en) * | 2004-07-05 | 2008-09-16 | Hitachi Metals, Ltd. | Fe-based amorphous alloy ribbon |
| US8007600B2 (en) * | 2007-04-25 | 2011-08-30 | Hitachi Metals, Ltd. | Soft magnetic thin strip, process for production of the same, magnetic parts, and amorphous thin strip |
| RU2528623C1 (ru) * | 2010-08-31 | 2014-09-20 | Метглас, Инк. | Лента из ферромагнитного аморфного сплава с уменьшенным количеством поверхностных дефектов и ее применение |
| EP2261385B1 (en) * | 2008-03-31 | 2017-06-07 | Hitachi Metals, Ltd. | Thin strip of amorphous alloy, nanocrystal soft magnetic alloy, and magnetic core |
-
2019
- 2019-07-12 RU RU2019122027A patent/RU2706081C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2044352C1 (ru) * | 1993-10-29 | 1995-09-20 | Научно-исследовательский институт материалов электронной техники | Аморфный магнитомягкий сплав |
| US7425239B2 (en) * | 2004-07-05 | 2008-09-16 | Hitachi Metals, Ltd. | Fe-based amorphous alloy ribbon |
| US8007600B2 (en) * | 2007-04-25 | 2011-08-30 | Hitachi Metals, Ltd. | Soft magnetic thin strip, process for production of the same, magnetic parts, and amorphous thin strip |
| EP2149616B1 (en) * | 2007-04-25 | 2017-01-11 | Hitachi Metals, Ltd. | Soft magnetic thin strip, process for production of the same, magnetic parts, and amorphous thin strip |
| EP2261385B1 (en) * | 2008-03-31 | 2017-06-07 | Hitachi Metals, Ltd. | Thin strip of amorphous alloy, nanocrystal soft magnetic alloy, and magnetic core |
| RU2528623C1 (ru) * | 2010-08-31 | 2014-09-20 | Метглас, Инк. | Лента из ферромагнитного аморфного сплава с уменьшенным количеством поверхностных дефектов и ее применение |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11753707B2 (en) | 2019-01-09 | 2023-09-12 | Jingran WANG | Amorphous strip master alloy and method for preparing same |
| RU2805666C2 (ru) * | 2020-01-09 | 2023-10-23 | ВАН, Цзяхао | Аморфный листовой легированный сплав и способ его получения |
| CN116959836A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-10-27 | 唐山非晶科技有限公司 | 一种感应炉专用非晶磁轭及其制备方法 |
| CN116959836B (zh) * | 2023-07-10 | 2024-03-22 | 唐山非晶科技有限公司 | 一种感应炉专用非晶磁轭及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104032241B (zh) | 一种非晶软磁复合材料的制备方法 | |
| CN101840763A (zh) | 一种高饱和磁感应强度的铁基纳米晶软磁合金 | |
| JP6024831B2 (ja) | Ｆｅ基ナノ結晶合金の製造方法及びＦｅ基ナノ結晶合金磁心の製造方法 | |
| CN106170837B (zh) | Fe基纳米晶合金磁芯和Fe基纳米晶合金磁芯的制造方法 | |
| CN107464649A (zh) | 一种具有线性磁滞回线的磁芯 | |
| RU2706081C1 (ru) | Способ изготовления ленты из магнитно-мягкого аморфного сплава с увеличенной магнитной индукцией на основе системы Fe-Ni-Si-B | |
| KR101649019B1 (ko) | Fe 기 비정질 합금, 및 Fe 기 비정질 합금 분말을 사용한 압분 자심 | |
| JP7603811B2 (ja) | 軟磁性粉末、およびその調製方法及び使用 | |
| CN105014065A (zh) | 一种铁硅铝软磁粉末 | |
| JP6191855B2 (ja) | 軟磁性金属粉末及び高周波用圧粉磁心 | |
| CN106229103B (zh) | 一种具有良好直流叠加特性的Fe95Si1B2P0.5Cu1.5磁粉芯的制备方法 | |
| JP2710949B2 (ja) | 超微結晶軟磁性合金の製造方法 | |
| JP2005520931A (ja) | 直線的なｂｈループを有する鉄系アモルファス合金 | |
| RU2121520C1 (ru) | Высокоиндукционный аморфный сплав с низкими электромагнитными потерями и изделие, выполненное из него | |
| CN114156038B (zh) | 一种磁粉芯用复合粉末及其磁粉芯制备方法 | |
| CA2974067C (en) | Raw material powder for soft magnetic powder, and soft magnetic powder for dust core | |
| US4274888A (en) | Magnetic cores | |
| Nguyen et al. | Evaluation of microstructure and magnetic performance of Fe-6.5 wt% Si soft magnetic powder core | |
| RU2794652C1 (ru) | Магнитомягкий аморфный материал на основе Fe-Ni в виде ленты | |
| JPH053126A (ja) | 高周波における角形比の大きい巻磁心の製造方法および巻磁心 | |
| CN110853907A (zh) | 一种开关电源用有效磁导率为90的铁硅铝镍软磁粉心及其制备方法 | |
| JP2000252111A (ja) | 高周波用可飽和磁心ならびにこれを用いた装置 | |
| JPS59150404A (ja) | 電磁気装置 | |
| CN116864251A (zh) | 一种纳米晶磁芯及其制备方法和应用 | |
| CN108292549A (zh) | 软磁合金 |