PL241355B1 - Amorphous soft magnetic iron alloy - Google Patents
Amorphous soft magnetic iron alloy Download PDFInfo
- Publication number
- PL241355B1 PL241355B1 PL439399A PL43939921A PL241355B1 PL 241355 B1 PL241355 B1 PL 241355B1 PL 439399 A PL439399 A PL 439399A PL 43939921 A PL43939921 A PL 43939921A PL 241355 B1 PL241355 B1 PL 241355B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- alloy
- soft magnetic
- amorphous
- magnetic properties
- produced
- Prior art date
Links
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 title abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 28
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000748 Gd alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 229910000521 B alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020674 Co—B Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest stop nanokrystaliczny żelaza, który charakteryzuje się tym, że ma skład Fe34Co34Nb4W2Gd3B23,oraz nieuniknione zanieczyszczenia w ilości nie większej 0,09%.The subject of the application is a nanocrystalline iron alloy characterized by the composition of Fe34Co34Nb4W2Gd3B23 and unavoidable impurities in the amount of not more than 0.09%.
Description
PL 241 355 B1PL 241 355 B1
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest amorficzny magnetycznie miękki stop żelaza domieszkowany gadolinem mający zastosowanie zwłaszcza w elektronice, elektrotechnice i energetyce.The subject of the invention is an amorphous, magnetically soft, gadolinium-doped iron alloy which is used in particular in electronics, electrical engineering and power engineering.
Stopy o strukturze amorficznej znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu ze względu na odmienne właściwości w porównaniu do ich krystalicznych odpowiedników o tym samym składzie chemicznym. Jedną z bardziej obiecujących grup stopów stanowią masywne stopy amorficzne na osnowie Fe. Materiały te charakteryzują się tak zwanymi właściwościami magnetycznie miękkimi. Głównym parametrem definiującym właściwości magnetycznie miękkie jest wartość pola koercji. Wielkość ta opisuje natężenie zewnętrznego pola magnetycznego konieczne do rozmagnesowania materiału. W zależności od literatury uważa się, że materiały magnetycznie miękkie to te charakteryzujące się wartością pola koercji poniżej 1000 A/m lub poniżej 100 A/m.Amorphous alloys are used in many industries due to different properties compared to their crystalline counterparts with the same chemical composition. One of the most promising groups of alloys are massive amorphous alloys based on Fe matrix. These materials are characterized by so-called soft magnetic properties. The main parameter defining the magnetically soft properties is the value of the coercive field. This value describes the intensity of the external magnetic field necessary to demagnetize the material. Depending on the literature, it is believed that soft magnetic materials are those with a coercive field value below 1000 A / m or below 100 A / m.
Materiały tego rodzaju mogą być stosowane do produkcji niskostratnych transformatorów, szczególnie pracujących przy wysokich częstotliwościach, gdzie napotyka się trudności w stosowaniu klasycznych, krystalicznych materiałów magnetycznie miękkich.Materials of this type can be used for the production of low-loss transformers, especially those operating at high frequencies, where difficulties are encountered in the use of classic, crystalline, magnetic soft materials.
Stopy amorficzne zazwyczaj wytwarza się w postaci cienkich taśm przy dużych szybkościach chłodzenia dochodzących do 105 K/s. Taka szybkość chłodzenia zapewnia zestalenie stopu z pominięciem procesu porządkowania się atomów. Jednakże szybkość chłodzenia stanowi również ograniczenie technologiczne. Produkcja stopów z szybkością chłodzenia rzędu 105 K/s ogranicza maksymalną grubość wytwarzanych stopów do kilkudziesięciu mikrometrów. Stosując metody chłodzenia stopu w miedzianych formach, możliwe jest osiągnięcie szybkości chłodzenia z zakresu 101 - 103 K/s, co umożliwia uzyskanie struktury amorficznej dla odpowiednio zaprojektowanego składu chemicznego.Amorphous alloys are usually produced as thin strips at high cooling rates up to 10 5 K / s. Such a cooling rate ensures the solidification of the alloy without the rearrangement of atoms. However, the cooling rate is also a technological limitation. The production of alloys with a cooling rate of 10 5 K / s limits the maximum thickness of the produced alloys to several tens of micrometers. By using the methods of cooling the alloy in copper molds, it is possible to achieve a cooling rate in the range of 10 1 - 10 3 K / s, which makes it possible to obtain an amorphous structure for a properly designed chemical composition.
W celu zwiększenia zdolności stopu do zeszklenia, do składu stopów na osnowie Fe-Co-B dodawane są kilkuprocentowe domieszki metali przejściowych jak Nb, Mo, Zr, V, Y. Z reguły nie są dodawane metale ziem rzadkich powodujące krystalizację stopów podczas zestalania. Odpowiednie zaprojektowanie składu chemicznego i dobór metody wytwarzania umożliwia wytworzenie stopu amorficznego o właściwościach magnetycznie miękkich z dodatkiem metali ziem rzadkich jak gadolin (Gd).In order to increase the ability of the alloy to glass transition, to the composition of the alloys on the Fe-Co-B matrix are added a few percent impurities of transition metals such as Nb, Mo, Zr, V, Y. As a rule, rare earth metals causing crystallization of the alloys during solidification are not added. Appropriate design of the chemical composition and selection of the production method enables the production of an amorphous alloy with soft magnetic properties with the addition of rare earth metals such as gadolinium (Gd).
Z polskiego opisu patentowego nr 154378 znany jest amorficzny stop metali, magnetycznie miękki, przeznaczony w szczególności na rdzenie magnetyczne pracujące w zmiennych polach magnetycznych o podwyższonej częstotliwości i polach impulsowych będący na osnowie Fe i zawierający wagowo 18-21% Co, 4-8% B i Si łącznie oraz 0,05-1,0% Ta, a resztę składu stanowi Fe.The Polish patent description No. 154378 describes an amorphous metal alloy, magnetically soft, intended in particular for magnetic cores operating in variable magnetic fields of increased frequency and impulse fields, being on the Fe matrix and containing by weight 18-21% Co, 4-8% B and Si in total and 0.05-1.0% Ta, and the remainder of the composition is Fe.
Innym znanym z polskiego opisu patentowego nr 131127 jest metalowy stop żelaza, boru i krzemu zawierający wagowo: (77 ^ 80%) żelaza, (12% ^ 16%) krzemu, (5% ^ 10%) boru oraz ślady zanieczyszczeń, wytwarzany w postaci bardzo cienkich taśm.Another known from the Polish patent specification No. 131127 is a metal alloy of iron, boron and silicon containing by weight: (77 ^ 80%) iron, (12% ^ 16%) silicon, (5% ^ 10%) boron and traces of impurities, produced in very thin tapes.
Celem wynalazku jest otrzymanie w jednoetapowym procesie masywnego szybkochłodzonego stopu o strukturze amorficznej, którego właściwości będą charakteryzowały się wartością pola koercji poniżej 100 A/m, wysoką indukcją nasycenia (powyżej 0,8 T) oraz dobrą stabilnością temperaturową.The aim of the invention is to obtain, in a single-stage process, a massive, fast-cooled alloy with an amorphous structure, the properties of which will be characterized by a coercive field value below 100 A / m, high saturation induction (above 0.8 T) and good temperature stability.
Istotą wynalazku jest amorficzny stop żelaza charakteryzujący się tym, że ma skład Fe34Co34Nb4W2Gd3B23 oraz nieuniknione zanieczyszczenia. Nieuniknione zanieczyszczenia są w ilości nie większej 0,09%.The essence of the invention is an amorphous iron alloy characterized by the composition Fe34Co34Nb4W2Gd3B23 and unavoidable impurities. Unavoidable impurities are in the amount of not more than 0.09%.
Stop wytworzony został metodą wtłaczania ciekłego stopu do miedzianej formy chłodzonej wodą. Stop został odlany z szybkością chłodzenia około 102 K/s. Materiał ze stopu Fe34Co34Nb4W2Gd3B23według wynalazku zawiera odpowiednio (atomowo): Fe - 34%; B - 23%; W - 2%; Co - 34%, Nb - 4%, Gd - 3% przy dopuszczalnym zanieczyszczeniu max 0,09%.The alloy was produced by forcing a liquid alloy into a water-cooled copper mold. The alloy was cast at a cooling rate of approximately 102 K / s. The material of the alloy Fe34Co34Nb4W2Gd3B23 according to the invention contains, respectively (atomically): Fe - 34%; B - 23%; W - 2%; Co - 34%, Nb - 4%, Gd - 3% with the maximum permissible contamination of 0.09%.
Zaletą proponowanego stopu według wynalazku w stosunku do wytwarzanych taśm amorficznych jest to, że magnetycznie miękki stop amorficzny o składzie chemicznym Fe34Co34Nb4W2Gd3B23 o grubości 0,5 mm można wytworzyć w jednym etapie produkcji.The advantage of the proposed alloy according to the invention over the amorphous strips to be produced is that a magnetic soft amorphous alloy with the chemical composition Fe34Co34Nb4W2Gd3B23 with a thickness of 0.5 mm can be produced in one production step.
P r z y k ł a d. Stop w przykładzie wykonania ma skład: Fe - 34%; B - 23%; W - 2%; Co - 34%, Nb - 4%, Gd - 3% przy zanieczyszczeniu 0,05%.Example: The alloy in an embodiment has the composition: Fe - 34%; B - 23%; W - 2%; Co - 34%, Nb - 4%, Gd - 3% with an impurity of 0.05%.
Polikrystaliczny wlewek stopu Fe34Co34Nb4W2Gd3B23 wytworzono w piecu łukowym. Wykorzystano składniki o czystości powyżej 99,95%. Proces topienia prowadzono na miedzianej płycie chłodzonej wodą w atmosferze ochronnej argonu.A polycrystalline ingot of Fe34Co34Nb4W2Gd3B23 alloy was produced in an electric arc furnace. Components with a purity above 99.95% were used. The melting process was carried out on a copper plate cooled with water under a protective argon atmosphere.
Oczyszczony wlewek podzielono na mniejsze kawałki, z których wykonano stopy szybkochłodzone metodą wtłaczania ciekłego stopu do miedzianej formy. Polikrystaliczny wsad umieszczano w kwarcowym tyglu. Wsad topiono przy użyciu prądów wirowych i wtłaczano pod ciśnieniem argonu do miedzianej formy. Stop wytworzono w postaci płytek o grubości 0,5 mm, szerokości 10 mm i długości 5 mm.The cleaned ingot was divided into smaller pieces, which were made of quick-cooled alloys by forcing a liquid alloy into a copper mold. The polycrystalline charge was placed in a quartz crucible. The charge was melted using eddy currents and forced under argon pressure into a copper mold. The alloy was produced in the form of plates 0.5 mm thick, 10 mm wide and 5 mm long.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL439399A PL241355B1 (en) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | Amorphous soft magnetic iron alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL439399A PL241355B1 (en) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | Amorphous soft magnetic iron alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL439399A1 PL439399A1 (en) | 2022-04-04 |
| PL241355B1 true PL241355B1 (en) | 2022-09-19 |
Family
ID=80952870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL439399A PL241355B1 (en) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | Amorphous soft magnetic iron alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL241355B1 (en) |
-
2021
- 2021-11-02 PL PL439399A patent/PL241355B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL439399A1 (en) | 2022-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lee et al. | Excellent thermal stability and bulk glass forming ability of Fe-B-Nb-Y soft magnetic metallic glass | |
| CN101701327B (en) | Iron-based bulk amorphous soft magnetic alloy and preparation method thereof | |
| Zhou et al. | Excellent soft magnetic properties and enhanced glass forming ability of Fe-Si-BC-Cu nanocrystalline alloys | |
| Hirosawa et al. | Rapidly Solidified La (Fe $ _1-x $ Si $ _x $) $ _13 $ Alloys and Their Magnetocaloric Properties | |
| Nabialek et al. | The Influence of the Manufacturing Method on the Structure and Magnetic Properties of Rapid Cooled Iron Based Alloys | |
| PL241355B1 (en) | Amorphous soft magnetic iron alloy | |
| CA1223761A (en) | Iron-boron solid solution alloys having high saturation magnetization and low magnetostriction | |
| Makino et al. | Fe-metalloids bulk glassy alloys with high Fe content and high glass-forming ability | |
| Jez | Effect of Annealing on the Curie Temperature in the Bulk Amorphous Alloys | |
| Wang et al. | Improving the B s and soft magnetic properties of Fe-based amorphous ribbons by manipulating the surface crystallization behavior | |
| Nowosielski et al. | Magnetic Properties and Structure after Crystallization of Fe_80-xB_20Nb_x (x= 4, 6, 10) Metallic Glasses | |
| WO2023243533A1 (en) | Fe-Mn ALLOY, HAIRSPRING FOR WATCH, AND METHOD FOR PRODUCING Fe-Mn ALLOY | |
| PL248674B1 (en) | Massive amorphous iron alloy | |
| Błoch et al. | Crystallization of Fe-based bulk amorphous alloys | |
| US20070258846A1 (en) | Nd-based two-phase separation amorphous alloy | |
| PL245646B1 (en) | Amorphous iron alloy | |
| PL241356B1 (en) | Nanocrystalline soft magnetic iron alloy | |
| PL248673B1 (en) | Nanocrystalline iron alloy | |
| Nabialek et al. | Influence of Co and Zr Content on Creation of Crystalline Phases in Rapidly-Cooled, Injection-Cast Alloys Fe70Zr8-xCoxNb2B20 (where x= 0, 2, 4, 6 or 8) | |
| CN106435408A (en) | Fe-B-Si novel massive amorphous alloy | |
| Shihab et al. | Study of crystallization phases and magnetic properties of Fe72. 5Cr1 Nb3 Cu1 Si13. 5B9 nanocrystalline alloy prepared by rapid quenching method | |
| PL248672B1 (en) | Iron alloy | |
| Jeż et al. | The structure and properties of magnetic composites based on amorphous Fe alloys | |
| Filipecka et al. | Magnetic Properties and Phase Constitution of the Nanocrystalline Fe₆₅Pr₉B₁₈W₈ Alloy Ribbons | |
| Jeż | Influence of Chemical Composition on the Curie Temperature Change in Amorphous Alloys |