Alliage magnétique et procédé pour la fabrication de cet alliage. La présente invention concerne un alliage magnétique et un procédé pour sa fabrication.
Conformément à l'invention, l'alliage comprend au moins deux éléments du. groupe magnétique en relativement grande qualité, et une quantité plus faible d'une substance qui porte la valeur de la "perméabilité ini tiale\ à une valeur supérieure à celle obtenue avec les deux premiers éléments.
P@;r "perméabilité initiale", on entend la, valeur de la perméabilité de l'alliage dans un champ magnétique d'intensité H=0. Pour la déterminer, on opère de la façon suivante: La perméabilité des éléments magnétiques (-tant fonction du champ magnétique, on dé termine pour plusieurs intensités H, par exemple de l'ordre de 0,01 à 0,05 unités <B><I>C</I></B>. G. S., la. valeur correspondante de la per méabilité. La courbe ainsi obtenue coupe sur l'axe des ordonnées (H = 0) un segment, dont la valeur représente cette perméabilité initiale.
La fig. 1 du dessin montre l'influence (sur la perméabilité initiale) d'une teneur variable de 0 à 8 % de chrome substitué au fer dans un alliage contenant 781/2 % de nickel et 211'2 à 1â1/2 % de fer. Les courbes A et B sont obtenues avec des alliages ayant même composition, qui ne diffèrent que par leur traitement thermique préalable.
Le traitement A résulte d'un refroidisse ment lent de 1100 C à la température de transition magnétique soit environ 600 , puis une trempe qui refroidit rapidement de 9,5 par seconde, par exemple. Le même résultat est obtenu par un refroidissement lent depuis <B>1100'</B> C et un revenu dont la température approche de la température de transition, in termédiaire à la température de la recuisson et celle où des efforts et des tensions se pro duiraient. .
Le traitement B consiste en un simple re froidissement lent depuis<B>1100'</B> C.
Dans les deux cas un maximum de per méabilité initiale est atteint, pour le traite ment A lorsqu'environ 2 % et pour le traite ment pour 1i lorsqu'environ 4 % de chrome sont constitués au fer.
La fig. 2 représente la valeur de la per méabilit6 maximale en fonction du pourcen tage de chrome substitué au fer. Les essais ont été faits avec les mêmes alliages. La te neur en chrome substitué au fer reste cette
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fois <SEP> inférieure <SEP> à <SEP> 8 <SEP> :%0. <SEP> Le <SEP> traitement <SEP> B <SEP> mon tre <SEP> une <SEP> irrégularité <SEP> pour <SEP> environ <SEP> 4 <SEP> un
<tb> maximum <SEP> de <SEP> perméabilité <SEP> maximale. <SEP> Avec
<tb> le <SEP> traitement. <SEP> 1 <SEP> l'augmentation <SEP> du <SEP> chrome <SEP> di niinue. <SEP> rapidement <SEP> la, <SEP> perméabilité <SEP> maximale
<tb> et <SEP> la <SEP> courbe <SEP> est <SEP> semblable <SEP> â <SEP> une <SEP> hyperbole
<tb> équilatère.
EMI0002.0002
Par <SEP> exemple:
<tb> Quantité <SEP> de <SEP> chrome <SEP> Perméabilité
<tb> substituée <SEP> maximale
<tb> 1 <SEP> %'0 <SEP> 150.0U0
<tb> 60.000
<tb> 7 <SEP> <B>01</B>ô <SEP> <B>1</B>0.000. La. fig. 3 est le graphique d'un alliagè contenant 1,9 % de chrome, de 64 à 84 -0 de nickel et de 34,1 à. 14,1 '0 de fer et traité sui vant le traitement t1. La perméabilité ini tiale en fonction du pourcentage de nickel donne un maximum pour environ 78,5 ",0 de nickel d'où 19,6 % de fer.
En augmentant la quantité de chrome jus qu'à 8 %, les essais ont montrés que le maxi mum de perméabilité initiale était toujours atteint aux environs de 7812' % de nickel.
De même, quand le chrome est remplacé par de petites quantités de silicium ou de man ganèse, les essais montrent que le maximum de perméabilité initiale reste dans la. région correspondante à 781'2 % de nickel.
La, fig. 4 est obtenue pour trois alliages 1, 2 et 3 de différente composition, qui furent placés dans un champ alternatif d'intensité, constante<I>H =</I> 0,001 unités<I>C. G. S.</I> et d'une fréquence de 200 périodes par seconde.
Au champ alternatif l'effet d'un champ provenant d'un courant continu a été ajouté. Les courbes représentent la. variation de la perméabilité en fonction du champ créée h:ir 1(= courant continu.
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Teneur <SEP> en <SEP> <B>'O</B> <SEP> de
<tb> N() <SEP> Nature <SEP> de <SEP> l'échantillon <SEP> Nickel <SEP> chrome <SEP> fer <SEP> Traitement.
<tb> 1 <SEP> Alliage <SEP> 78,5 <SEP> - <SEP> 21,5 <SEP> _1
<tb> 2 <SEP> Alliage <SEP> 78,5 <SEP> 2 <SEP> 19,5
<tb> 3 <SEP> Fer <SEP> pur <SEP> - <SEP> - <SEP> 100 <SEP> recuit
<tb> 4 <SEP> Alliage <SEP> 78,5 <SEP> 0,98 <SEP> ?0,52
<tb> 5 <SEP> Alliage <SEP> 78,5 <SEP> 2,37 <SEP> 19,13
<tb> 6 <SEP> Alliage <SEP> 78,5 <SEP> 3,86 <SEP> 1-r,64 <SEP> A.
<tb> 7 <SEP> Alliage <SEP> 78,5 <SEP> t;,85 <SEP> 14,65 <SEP> A.
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11 <SEP> ressort <SEP> de <SEP> ces <SEP> courbes, <SEP> qu'un <SEP> alliage
<tb> contenant <SEP> environ <SEP> 2 <SEP> ,o <SEP> d.<B>_#</B> <SEP> ürome <SEP> et <SEP> uuniis <SEP> a
<tb> la <SEP> fois <SEP> à <SEP> un <SEP> champ <SEP> provenant <SEP> d'un <SEP> courant
<tb> continu <SEP> et <SEP> d'un <SEP> champ <SEP> provenant <SEP> d'un <SEP> cou rant <SEP> alternatif, <SEP> les <SEP> deux <SEP> dans <SEP> les <SEP> limites <SEP> des
<tb> valeurs <SEP> de <SEP> H <SEP> et <SEP> de <SEP> B <SEP> de <SEP> la <SEP> fig.
<SEP> 4, <SEP> possède <SEP> une
<tb> perméabilité <SEP> de <SEP> courant <SEP> alternatif <SEP> considéra blement <SEP> plus <SEP> élevé <SEP> que <SEP> celle <SEP> du <SEP> meilleur <SEP> fer
<tb> pur.
<tb> L'importance <SEP> de <SEP> ces <SEP> courbes <SEP> est <SEP> évidente
<tb> puisque <SEP> actuellement <SEP> les <SEP> cas <SEP> sont <SEP> nombreux
<tb> où <SEP> des <SEP> lignes <SEP> de <SEP> transport, <SEP> appareils <SEP> électri ques <SEP> comme <SEP> relais, <SEP> récepteurs <SEP> téléphoniques,
<tb> bobines <SEP> translatives. <SEP> etc.
<SEP> sont <SEP> continuellement
<tb> soumis <SEP> à <SEP> la <SEP> force <SEP> magnétisante <SEP> d'un <SEP> courant
<tb> continu <SEP> auquel <SEP> s'additionne <SEP> une <SEP> force <SEP> magné tisante <SEP> provenant <SEP> d'un <SEP> courant <SEP> alternatif <SEP> tels
<tb> que <SEP> courants <SEP> de <SEP> signalisation <SEP> ou <SEP> téléphoniques.
<tb> L'alliage <SEP> 1 <SEP> contient. <SEP> 78,5 <SEP> % <SEP> de <SEP> nickel <SEP> et
<tb> 21,5 <SEP> ô <SEP> de <SEP> fer, <SEP> l'alliage <SEP> ?, <SEP> 78,5 <SEP> @ <SEP> de <SEP> nickel,
<tb> 1,9 <SEP> 0 <SEP> de <SEP> chrome <SEP> et <SEP> 19,6 <SEP> .0 <SEP> de <SEP> fer. <SEP> 3 <SEP> est <SEP> uni quement <SEP> du <SEP> fer <SEP> doux <SEP> très <SEP> pur.
<tb> Les <SEP> différences <SEP> sont <SEP> considérables <SEP> entre
<tb> les <SEP> trois <SEP> alliage:
, <SEP> la <SEP> plus <SEP> grande <SEP> différence
<tb> existe <SEP> entre <SEP> 2 <SEP> et <SEP> 3.
<tb> Des <SEP> recherches, <SEP> dont <SEP> la <SEP> variation <SEP> de <SEP> la
<tb> résistivité <SEP> en <SEP> fonction <SEP> de <SEP> la <SEP> teneur <SEP> de <SEP> l'alliage
<tb> en <SEP> chrome <SEP> ou <SEP> en <SEP> nickel <SEP> ont <SEP> été <SEP> l'objet, <SEP> sont
<tb> représentées <SEP> par <SEP> les <SEP> courbes <SEP> des <SEP> fig. <SEP> 5 <SEP> et <SEP> 6.
<tb> L'alliage <SEP> de <SEP> la <SEP> fig. <SEP> 5 <SEP> était <SEP> formé <SEP> par
<tb> 78,5 <SEP> 0 <SEP> de <SEP> nickel, <SEP> le <SEP> reste <SEP> par <SEP> des <SEP> quantités
<tb> variables <SEP> de <SEP> chrome <SEP> et <SEP> de <SEP> fer.
<tb> L'alliage <SEP> de <SEP> la <SEP> fig.
<SEP> 6 <SEP> contient <SEP> ? <SEP> "0 <SEP> <B>du</B>
<tb> chrome <SEP> et <SEP> le <SEP> reste <SEP> 98 <SEP> ô <SEP> est <SEP> du <SEP> iiieliel <SEP> et <SEP> du
<tb> fer <SEP> en <SEP> proportions <SEP> changeantes.
<tb> Les <SEP> sept <SEP> courbes <SEP> de <SEP> la <SEP> fig. <SEP> "r <SEP> sont <SEP> de <SEP> sim ples <SEP> courbes <SEP> d'induction <SEP> B <SEP> (lignes <SEP> (le <SEP> force
<tb> par <SEP> centimètre <SEP> carré) <SEP> avec <SEP> l'intensité <SEP> <I>II</I>
<tb> comme <SEP> variable. De la. comparaison des courbes de la fig. 2, on peut déduire que par le traitement D les alliages contenant du chrome donneraient des courbes presque inverses de celles de la fig. 7.
Il en résulte que des alliages contenant plus de 3 /o de chrome sont moins sensibles au traitement à chaud. Il est donc possible, ait dépens de la perméabilité, d'obtenir un alliage plus uniforme en employant plus de .';<B>\</B> ;@o de chrome, il se laisse alors plus facile ment ouvrager par les procédés industriels. La fig. 8 montre comment l'indùction I3 des trois échantillons 1, 2 et 3 de la fig. ï varie avec la perméabilité.
Les cycles d'hystérésis de la fig. 9 rte sont représentés que par leur partie au-dessus de l'axe<I>Il</I> afin de permettre l'emploi de la même échelle pour les trois courbes de la fi gure. L'induction est portée à une valeur maximale de 5000 lignes. Comme pour les fig. 7 et 8, les essais de la fig. 9 ont été faits avec les mêmes alliages 1, 2 et 3. On remar que surtout la. grande différence entre les surfaces limitées par des courbes 1, 2 et la courbe 3; le rapport des surfaces est d'envi ron 1 : 16.
Les forces coercitives des alliages 1 et 2 sont, sensiblement les mêmes, mais elles dif fèrent considérablement de la force coercitive de l'échantillon 3. Pour une valeur du champ de 100 unités C. G.. S., la force coerci tive à une valeur d'à peu près 0,05 unités C. G. S. pour l'échantillon 2 et de 0,86 unités C. G. S. pour l'échantillon 3.
Pour la. fabrication de l'alliage, on a trouvé que le mode suivant convenait le mieux. La. composition désirée de l'alliage est obtenue en ajoutant à un mélange de chrome et de nickel un mélange de fer et nickel, qui par leur addition donnent un alliage con tenant les éléments dans les proportions vou lues. On évite de cette façon la formation de scories de chrome.
L'alliage ainsi obtenu à l'état fondu est coulé dans des formes pour l'amener à pren dre la forme d'un bâton qui se laisse facile ment laminer et forger. Par les procédés connus de laminage et de tréfilage, on peut arriver à des rubans clé 0,15 sur 3,2 mm, comme ils peuvent être em ployés dans les câbles électriques.
Dans le cas d'un câble pour courants de signalisation, le câble est enfermé dans une couche de l'un des alliages décrits plus haut. Cette couche est formé par un mince ruban enroulé en forme de vis à pas serrés.
De préférence, on enroule le ruban sur l'âme formé par des torons d'un câble qui*est ensuite isolé et armé comme de coutume.
Il est très important que la couche de l'alliage sur le câble réduise les pertes par hystérésis et par courants de Foucault. Par un alliage avec 2 % de chrome, on y parvient puisque le coefficient d'hystérésis est petit; et la résistivité grande.
D'autres applications où l'alliage est em ployé de préférence sont les circuits magné tiques des récepteurs téléphoniques, appareils d'alarme, instruments de mesure et d'autres appareils électromagnétiques.
Particulièrement recommandable est son emploi pour les instruments de mesura à fer doux où le coefficient de coercitivité joue un grand rôle.
La saturation basse et la forme générale des courbes d'aimantation est telle qu'un em ploi de l'alliage pour des noyaux de trans formateurs est tout indiqué, surtout lorsque la fréquence varie dans un large intervalle, comme c'est le cas pour les courants prove nant de la transmission de la voix et de la musique. A cause de ses faibles pertes l'al liage se recommande pour des transforma teurs continuellement sous tension, ainsi que pour les noyaux de tous les transformateurs: Suivant la composition, l'alliage peut former également un bon écran magnétique. La haute perméabilité permet de construire des bobines .de réactance de dimensions réduites, de haute inductivité et de faible résistance.
Une dernière application de l'alliage sont les shunts magnétique pour les récepteurs des appareils de la télégraphie sous-marine.