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Procédé pour améliorer les propriétés magnétiques d'alliages susceptibles de durcir par dissociation de leurs éléments.
La présente invention concerne un procédé permettant d'améliorer les propriétés,magnétiques d'alliages susceptibles de durcir par dissociation de leurs éléments, par exemple des .alliages de Ni-A1-Fe avec ou sans additions, notamment des allis. ges destinés à la constitution des aimants permanents.
Les procédés connus jusqu'ici pour le traitement ther- mique de ces alliages ont comme caractéristique commune que Inattention y est portée uniquement sur les températures que l'objet à traiter prend successivement au cours du procédé de durcissement.
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Le traitement thermique qui fait l'objet de l'inven- tion est, par contre, basé sur la constatation du fait que le processus du procédé de durcissement (dissociation) dans une faible partie donnée de la matière dépend non seulement du traitement thermique auquel cette partie est soumise mais en- core du degré de dissociation qui, à un certain moment, a déjà été atteint aux abords immédiatsde cet endroit.
Suivant cette particularité de la présente invention, on maintient dans la matière, au cours du traitement thermique, un gradient de température assez accentué dans un sens détermi- né pour que les propriétés magnétiques réalisées soient supé- rieures à celles obtenues par les mémes alliages au moyen des traitements thermiques connus jusqu'ici. La constatation pré- citée révèle que dans ce but, il faut choisir le gradient de température de telle manière que le degré de dissociation obtenu dans deux petites aires jointives dans le sens du gra- dient de température soit sensiblement différent.
Notamment au début du procédé de dissociation un pareil gradient de température influera sensiblement sur le processus dudit procédé et, par suite, sur les propriétés magnétiques réalisées en fin d'opération. Comme la température exacte à 1,-quelle la dissociation est déclenchée n'est pas connue dans la plupart des cas, mais, d'une façon générale, est comprise entre 700 et 1000 C, il convient qu'au cours du traitement thermique un gradient de température suffisam- ment accentué soit maintenu dans la matière dans toute cette zone de températures.
Le procédé qui fait l'objet de l'invention permet, compte tenu du choix des conditions, de réaliser notamment des valeurs de la rémanence., du produit (BH)max' de la convexité ou d'une combinaison de ces grandeurs qui sont plus élevées que celles réalisées jusqu'ici pour les mêmes
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alliages au moyen des procédés connus, (dans cette description on entend par convexité la valeur du quotient (BH)max
Br. Hc
Dans certains cas, on a constaté qu'il convient qu'au terme du traitement thermique les matières soient ai- mantées dans ou en opposition avec le sens dans lequel le gra- dient de température est maintenu au cours du traitement ther- mique, les propriétés magnétiques ainsi réalisées étant plus fortes que celles qui auraient été réalisées si 1'aimantation avait eu lieu suivant d'autres directions.
On n'a, cependant, pas constaté certainement qu'il faut appliquer ce procédé d'aimantation dans tous les cas qui se présentent.
La description de quelques exemples fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée, les particula- rités qui en ressortent faisant bien entendu partie de l'inven- tion.
Un alliage ayant pour composition 26,5% de nickel, 12,3% d'aluminium, le reste étant du fer avec des impuretés normales, fut coulé dans un moule en sable sous forme de pe- . tites tiges d'environ 300 mm. de long et ayant un diamètre de 3 mm. A la condition que la grandeur du creuset et la composi- tion du sable de moulage soient judicieusement choisies il se produit un refroidissement tel que la partie inférieure de la tige est froide sensiblement plus tôt que la partie supérieure, qui reçoit encore pendant quelque temps de la chaleur fournie par la matière contenue dans le creuset (gradient de tempéra- ture).
A la fin du moulage et de l'aimantation dans le sens du gradient de température existant au cours du refroidisse- ment, un tronçon de 100 mm. de long appartenant à la partie médiane de la tige avait des propriétés magnétiques très favorables (voir ligne 1 du tableau I ci-après) qui pouvaient -encore être améliorées par un recuit à environ 6500C. (voir @
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ligne 2 du tableau I).
A titre de comparaison, on a mentionné (ligne 3 du tableau I) les valeurs obtenues avec une matière de composition identique traitée de la manière normale optimum. Les résultats obtenus rendent compte d'une amélioration notable du produit (BH)max et de la convexité.
Tableau I.
EMI4.1
6, f Ni, bzz Al, reste : fer et impuretés.
EMI4.2
<tb> (BH)max
<tb>
EMI4.3
Traitement thermique Br H RH}max (1311)max max "-T. C
EMI4.4
<tb> 1) <SEP> Tiges <SEP> 3 <SEP> mm.
<tb>
<tb> coulées <SEP> dans <SEP> moule <SEP> en <SEP> sable <SEP> 7500 <SEP> 380 <SEP> 1,47.10 <SEP> 0,51
<tb>
<tb> 2) <SEP> Recuit <SEP> 1 <SEP> heure <SEP> 8000 <SEP> 380 <SEP> 1,60.10 <SEP> 0,53
<tb>
<tb> 650 C.
<tb>
<tb>
<tb>
3) <SEP> Traitées <SEP> normalement <SEP> 6000 <SEP> 420 <SEP> 1,15.10 <SEP> 0,45
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4) <SEP> Plongées <SEP> dans <SEP> l'eau <SEP> en <SEP> sens
<tb>
EMI4.5
vertical Recuit t i h. 650 C. 7600 400 .,50.10 0,50
Dans .L'exemple mentionné ci-dessus le procédé de moulage et le durci ssement étaient réunisen une seule opé- ration. On peut, cependant, également effectuer séparément le moulage et le traitement thermique, ainsi qu'il ressortira de l'exemple suivant.
Une petite tige ayant les mêmes dimensions et la mé- me composition que dans l'exemple mentionné en premier lieu, mais moulée, par ailleurs, d'une manière appropriée quelconque fut chauffée entièrement à 1200 C.dans un four tubulaire, puis plongée verticalement à une cadence d'environ 10 mm. par sec. dans de l'eau courante froide. Dans ces conditions, la partie qui reste en dehors de l'eau demeure incandescente pour ainsi dire jusqu'à la fin, tandis que la partie Immergée est froide (gradient de température).
Par observation visuelle on consta- te que la zone de transition couvre une longueur d'environ 3mm
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Il y a lieu de remarquer que toute partie de la tige parcourt donc l'intervalle de température de 1000 à 700 C. , qui est important au point de vue du durcissement, en moins de 1 sec., probablement en moins d'environ 0,1 sec. En cas de durcissement normal (qui se produit, par exemple, si la tige est plongée horizontalement dans l'eau) il se produirait à peine un certain durcissement à une pareille cadence de re- froidissement.
Quand mème, au terme du traitement décrit ci- dessus,par conséquent en présence d'un gradient de tempéra- ture accentué, au cours du durcissement dans le sens du gra- dient de température, la tige présente des propriétés magnéti- ques qui sont trèsfavorables pour ces sortes d'aciers et qui sont pratiquement équivalentes aux valeurs réalisées par le procédé de moulage décrit en premier lieu plus un recuit (cf. ligne 4 du tableau I avec la ligne 2 du même tableau).
Le choix correct des conditions de refroidissement est très important pour l'obtention de ces résultats favo- rables; cependant, une fois le principe donné, ces conditions peuvent être établies par l'homme de métier pour tout alliage.
Il. ressortira de l'exemple suivant que la convexité réalisée par la mise en oeuvre du procédé décrit en combinai- son avec un (BH)max favorable est essentiellement supérieure à 0,5. D'après l'état actuel de la technique, ce chiffre est réputé être le maximum réalisable pour les alliages de nickel et d'aluminium sans cobalt, pour lesquels on ne pouvait pas réaliser jusqu'ici en pratique un (BH)ax supérieur à 1,2 x 106.
Au moyen d'un alliage ayant comme composition 27,8% de Ni, 13,6% de A1, 2% de Cu, le reste étant du fer, on a moulé des tiges de la même manière que celle décrite ci-dessus. Ainsi que le montre le tableau II ci-après, ces tiges présentaient déjà à l'état de moulage, aprèsaimantation dansle sens de l'intervalle de température appliqué (ligne 1), des valeurs anormalement élevées de la convexité qui s'élevaient encore aprèsrecuit.
@
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Tableau II 27,8% Ni, 13,6% A1 2 % Cu, reste : fer et impuretés
EMI6.1
<tb> Traitement <SEP> thermique <SEP> Br <SEP> Hc <SEP> (BH)max <SEP> (BH)max
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> r. <SEP> c
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1) <SEP> Tiges <SEP> 3 <SEP> mm. <SEP> coulées <SEP> dans <SEP> 7400 <SEP> 185 <SEP> 0,82.106 <SEP> 0,60
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> moule <SEP> en <SEP> sable.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
2) <SEP> Recuit <SEP> 1 <SEP> heure <SEP> 7900 <SEP> 257 <SEP> 1,32.106 <SEP> 0,65
<tb>
<tb>
<tb> 650 C.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
3) <SEP> Refroidissement <SEP> par <SEP> ]L'eau <SEP> 7900 <SEP> 135 <SEP> 0,65.106 <SEP> 0,61
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> l'une <SEP> des <SEP> extrémités
<tb>
On peut obtenir des résultats analogues en ce qui concerne la convexité par un traitement thermique séparé avec utilisation d'un gradient de température. (Tableau II ligne 3).
Les procédés de moulage et d'immersion par l'une des extrémités qui ont été décrits ci-dessus sont seulement appli- cables à des aciers demandant un refroidissement assez rapide, c'est-à-dire une vitesse de refroidissement d'environ 20 C. per sec. ou au-dessus. Il suffit de la chaleur de la matière contenue dans le creuset ou de la chaleur propre de la matière, respectivement, pour déterminer le gradient de température accentue indispensable.
Pour des alliages d'aimant exigeant un refroidisse- ment plus lent il est indispensable d'amener de la chaleur par l'une des extrémités au cours du traitement thermique afin de pouvoir maintenir un gradient de température pour une période de temps prolongée. On peut y parvenir de diffé- rentes façons. L'exemple ci-après concerne un acier d'aimant "lent".
Un alliage ayant comme composition 15% de Ni, 8,5% de A1, 23% de Co, 0,7% de Si, le reste étant du fer et des impuretés, fut moulé sous forme de longues tiges de 3 mm. de diamètre. Au sortir d'un four où régnait une tempéra-
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ture de 1200 C. ces tiges furent entrafnées lentement dans un .autre four maintenu à environ 500 C. La cadence de l'entraine- ment était d'environ 1. cm.. par 10 minutes, l'intervalle de température entre 1200 et 500 C. étant parcouru en environ 1 heure.
Le tableau III ci-après, ligne 1, montre qu'on réalise ainsi une grande rémanence et une très grande con- vexité. A la ligne 2 sont énoncées les valeurs réalisées pour une cadence de refroidissement analogue, mais sans gradient de température.
Tableau III
EMI7.1
15 Í Ni, 8,5 % Al, 23 à Co, oe75 ;e Si, reste fer.
EMI7.2
<tb> Traitement <SEP> thermique <SEP> Br <SEP> Hc <SEP> (BH)max <SEP> (BH)max
<tb>
EMI7.3
max #- -n -rj ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯.¯¯¯¯¯##.-¯¯¯##lc¯¯¯
EMI7.4
<tb> 1) <SEP> Traité <SEP> avec <SEP> gradient <SEP> de <SEP> 11400 <SEP> 116 <SEP> 0,88.10 <SEP> 0,66
<tb>
<tb> température
<tb>
<tb> 2) <SEP> Traité <SEP> normalement <SEP> 10900 <SEP> 150 <SEP> 0,55.106 <SEP> 0,34
<tb>
<tb> sans <SEP> gradient.
<tb>