PL241355B1 - Amorficzny magnetycznie miękki stop żelaza - Google Patents
Amorficzny magnetycznie miękki stop żelaza 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%.
Description
PL 241 355 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest amorficzny magnetycznie miękki stop żelaza domieszkowany gadolinem mający zastosowanie zwłaszcza w elektronice, elektrotechnice i energetyce.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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%.
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%.
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.
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%.
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.
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.
Claims (2)
- PL 241 355 Β1Strukturę stopu Fe34Co34Nb4W2Gd3B23 badano przy użyciu dyfraktometru rentgenowskiego. Na rysunku zamieszczono zarejestrowany dyfraktogram.
- 2 theta [deg]Otrzymany stop charakteryzuje się strukturą amorficzną. Na dyfraktog ramie widoczne jest jedynie szerokie rozmyte maksimum w zakresie 40° - 50° kąta dwa theta. Maksimum to związane jest z promieniowaniem rentgenowskim rozpraszanym na chaotycznie ułożonych atomach w objętości stopu. Wytworzony stop poddano badaniom właściwości magnetycznych przy użyciu magnetometru wibracyjnego VSM. Na rysunku zmieszczono statyczną pętle histerezy magnetycznej zmierzoną w zakresie natężenia zewnętrznego pola magnetycznego do 2 T.μ»Η [T]Zmierzona pętla ma kształt niemal prostokątny, typowy jak dla materiałów wykazujących właściwości magnetycznie miękkie. Wytworzony amorficzny stop charakteryzuje się wartością pola koercji Hc = 50 A/m oraz magnetyzacją nasycenia Ms = 0,9 T.W porównaniu do dotychczas istniejących masywnych stopów szybkochłodzonych z dodatkiem gadolinu stop według wynalazku charakteryzuje się właściwościami magnetycznie miękkimi i strukturą amorficzną.Zastrzeżenie patentowe1. Stop nanokrystaliczny żelaza znamienny tym, że ma skład Fe34Co34Nb4W2Gd3B23 oraz nieuniknione zanieczyszczenia w ilości nie większej 0,09%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL439399A PL241355B1 (pl) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | Amorficzny magnetycznie miękki stop żelaza |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL439399A PL241355B1 (pl) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | Amorficzny magnetycznie miękki stop żelaza |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL439399A1 PL439399A1 (pl) | 2022-04-04 |
| PL241355B1 true PL241355B1 (pl) | 2022-09-19 |
Family
ID=80952870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL439399A PL241355B1 (pl) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | Amorficzny magnetycznie miękki stop żelaza |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL241355B1 (pl) |
-
2021
- 2021-11-02 PL PL439399A patent/PL241355B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL439399A1 (pl) | 2022-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nabiałek et al. | The effect of the cobalt-content on the magnetic properties of iron-based amorphous alloys | |
| CN112002513A (zh) | 一种抑制Fe基纳米晶软磁合金非晶前驱体表面晶化的方法 | |
| CN101701327B (zh) | 一种铁基大块非晶软磁合金及其制备方法 | |
| 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 (pl) | Amorficzny magnetycznie miękki stop żelaza | |
| 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 | |
| Nowosielski et al. | Magnetic Properties and Structure after Crystallization of Fe_80-xB_20Nb_x (x= 4, 6, 10) Metallic Glasses | |
| WO2023243533A1 (ja) | Ｆｅ－Ｍｎ合金、時計用ひげぜんまいおよびＦｅ－Ｍｎ合金の製造方法 | |
| Nabialek et al. | Total Core Losses of Fe70Y5NbxMo5-xB20 Bulk Amorphous Fe-Based Alloys | |
| CN107910155A (zh) | 一种高饱和磁化强度Fe‑B‑Si‑P‑Zr非晶纳米晶软磁合金 | |
| PL248674B1 (pl) | Masywny amorficzny stop żelaza | |
| Błoch et al. | Crystallization of Fe-based bulk amorphous alloys | |
| US20070258846A1 (en) | Nd-based two-phase separation amorphous alloy | |
| PL245646B1 (pl) | Amorficzny stop żelaza | |
| PL241356B1 (pl) | Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza | |
| PL248673B1 (pl) | Nanokrystaliczny stop żelaza | |
| 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 (zh) | Fe‑B‑Si系新型块体非晶合金 | |
| 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 (pl) | Stop żelaza | |
| Jeż et al. | The structure and properties of magnetic composites based on amorphous Fe alloys |