PL241356B1 - Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza - Google Patents

Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza Download PDF

Info

Publication number
PL241356B1
PL241356B1 PL439400A PL43940021A PL241356B1 PL 241356 B1 PL241356 B1 PL 241356B1 PL 439400 A PL439400 A PL 439400A PL 43940021 A PL43940021 A PL 43940021A PL 241356 B1 PL241356 B1 PL 241356B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
alloy
iron alloy
nanocrystalline
soft magnetic
amorphous
Prior art date
Application number
PL439400A
Other languages
English (en)
Other versions
PL439400A1 (pl
Inventor
Marcin Nabiałek
Bartłomiej Jeż
Kinga Jeż
Original Assignee
Politechnika Czestochowska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Czestochowska filed Critical Politechnika Czestochowska
Priority to PL439400A priority Critical patent/PL241356B1/pl
Publication of PL439400A1 publication Critical patent/PL439400A1/pl
Publication of PL241356B1 publication Critical patent/PL241356B1/pl

Links

Landscapes

  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza, który charakteryzuje się tym, że ma skład Fe70Y5Nb4Mo1B20, i występują w nim fazy krystaliczne B8Fe3Nb7 oraz Fe3Nb oraz nieuniknione zanieczyszczenia w ilości nie większej niż 0,09%.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza otrzymany w dwuetapowym procesie wytwarzania mający zastosowanie zwłaszcza w elektronice, elektrotechnice i energetyce.
Stopy nanokrystaliczne mogą charakteryzować się lepszymi właściwościami magnetycznymi niż ich amorficzni prekursorzy. Równomierne rozmieszczenie ziaren krystalicznych o nanometrycznych rozmiarach w matrycy amorficznej ułatwia proces przemagnesowania. Dlatego też materiały te znajdują zastosowania w przemyśle elektronicznym i energetycznym między innymi jako transformatory impulsowe czy cewki dławikowe.
Nanokrystaliczne stopy na osnowie Fe produkowane są zazwyczaj w dwuetapowym procesie. Pierwszym etapem jest wytworzenie amorficznego prekursora, zazwyczaj metodami szybkiego chłodzenia. Drugim etapem jest przeprowadzenie odpowiednio zaprojektowanej obróbki termicznej amorficznego stopu. Proces obróbki termicznej stopów amorficznych na osnowie Fe-B jest trudny ze względu na możliwość krystalizacji niepożądanych borków żelaza. Obecność tych związków może wpływać na podniesienie wartości pola koercji co negatywnie wpływa na ich zdolności aplikacyjne. Dlatego też, ważny jest odpowiedni dobór składu chemicznego stopu oraz temperatura jego obróbki termicznej.
Zazwyczaj stopy nanokrystaliczne otrzymuje się w wyniku wygrzewania tak zwanych taśm amorficznych, których grubość nie przekracza kilkudziesięciu μm. Graniczna grubość tych materiałów ogranicza ich zdolności aplikacyjne.
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 dwuetapowym procesie masywnego nanokrystalicznego stopu na bazie żelaza, którego właściwości będą charakteryzowały się wartością pola koercji poniżej 30 A/m oraz indukcją nasycenia powyżej 0,9 T.
Istotą wynalazku jest nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza charakteryzujący się tym, że ma skład Fe?0Y5Nb4Mo1B20, ziarna faz krystalicznych BsFesNb? oraz FesNb oraz nieuniknione zanieczyszczenia. Nieuniknione zanieczyszczenia są w ilości nie większej 0,09%.
Nanokrystaliczny stop na bazie żelaza został wytworzony w dwuetapowym procesie. W pierwszym etapie wytworzono stop amorficzny przy użyciu metody wtłaczania ciekłego stopu do miedzianej formy. W drugim etapie przeprowadzono obróbkę termiczną amorficznego stopu - wygrzewanie w próżni w czasie 10 minut w temperaturze 684°C. Materiał ze stopu Fe?0Y5Nb4Mo1B20 według wynalazku zawiera odpowiednio (atomowo): Fe - 70%; B - 20%; Mo - 1%; Y - 5%, Nb - 4% przy dopuszczalnym zanieczyszczeniu max 0,09%.
Zaletą proponowanego stopu według wynalazku w stosunku do wytwarzanych taśm nanokrystalicznych jest to, że magnetycznie miękki stop nanokrystaliczny o składzie chemicznym Fe?0Y5Nb4Mo1B20 charakteryzuje się grubością 0,5 mm. W porównaniu do stopów amorficznych o podobnym składzie chemicznym, zaletą proponowanego stopu jest wyższa wartość magnetyzacji nasycenia.
P r z y k ł a d. Stop w przykładzie wykonania ma skład: Fe - 70%; B - 20%; Mo - 1%; Y - 5%, Nb - 4% przy zanieczyszczeniu 0,05%.
Polikrystaliczny wlewek stopu Fe?0Y5Nb4Mo1B20 wytworzono w piecu łukowym w atmosferze ochronnej argonu. W celu zapewnienia wysokiej czystości atmosfery, komorę roboczą odpompowano przy użyciu pompy obrotowej oraz pompy dyfuzyjnej. Wsad topiono nietopliwą elektrodą wolframową na miedzianej płycie chłodzonej wodą. Wlewek oczyszczono z zewnętrznych zanieczyszczeń i podzielono na mniejsze kawałki.
Wsad umieszczono w kwarcowym tyglu i topiono przy użyciu prądów wirowych. Ciekły stop wtłaczano do miedzianej formy. Wytworzono stop amorficzny w kształcie pręta o średnicy 0,5 mm i długości 20 mm. Amorficzny stop wygrzano w piecu oporowym w próżni w temperaturze 684°C i czasie 10 minut. Próbkę schłodzono w piecu.
Strukturę stopu Fe?0Y5Nb4Mo1B20 badano przy użyciu dyfraktometru rentgenowskiego wyposażonego w lampę CuK. Na rysunku zamieszczono zarejestrowany dyfraktogram.
PL 241 356 Β1
theta [deg]
Na dyfraktogramie widać szerokie rozmyte maksimum w zakresie 40°-50° kąta dwa theta świadczące o obecności matrycy amorficznej. Ponadto widoczne są wąskie piki o nieznacznej intensywności. Związane są one z obecnością faz krystalicznych BsFesNb? oraz FesNb. Wartość pola koercji i magnetyzacji nasycenia określono na podstawie zmierzonej pętli histerezy magnetycznej zamieszczonej na rysunku.
μ„Η [T]
Pętle zmierzono przy użyciu magnetometru wibracyjnego Lakę Shore VSM w zakresie natężenia zewnętrznego pola magnetycznego do 2 T. Pętla ma kształt typowy jak dla materiałów magnetycznie miękkich. Stop nanokrystaliczny charakteryzuje się wartością pola koercji Hc= 35 A/m oraz magnetyzacją nasycenia Ms= 0,95 T.
W porównaniu do dotychczas istniejących stopów stop według wynalazku charakteryzuje się strukturą nanokrystaliczną z obecnością ziaren faz BsFesNb? oraz FesNb otrzymaną w jednoetapowym procesie produkcji.

Claims (1)

1. Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza, znamienny tym, że ma skład Fe7oYsNb4MoiB2o, występują w nim fazy krystaliczne BsFesNb? oraz FesNb oraz nieuniknione zanieczyszczenia w ilości nie większej niż 0,09%.
PL439400A 2021-11-02 2021-11-02 Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza PL241356B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL439400A PL241356B1 (pl) 2021-11-02 2021-11-02 Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL439400A PL241356B1 (pl) 2021-11-02 2021-11-02 Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL439400A1 PL439400A1 (pl) 2022-04-04
PL241356B1 true PL241356B1 (pl) 2022-09-19

Family

ID=80952868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL439400A PL241356B1 (pl) 2021-11-02 2021-11-02 Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL241356B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL439400A1 (pl) 2022-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111850431B (zh) 一种含亚纳米尺度有序团簇的铁基非晶合金、制备方法及其纳米晶合金衍生物
CN111057970B (zh) 一种高磁导率的非晶纳米晶合金的制备方法
CN104934179B (zh) 强非晶形成能力的铁基纳米晶软磁合金及其制备方法
Rehman et al. Microstructure and magnetic properties of alnico permanent magnetic alloys with Zr-B additives
CN107210108A (zh) 基于纳米晶磁性合金的磁芯
CN105845307B (zh) 由中合金钢成分开发形成的铁基非晶态软磁合金及其应用
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
CN110387500A (zh) 一种高磁感高频铁基纳米晶软磁合金及其制备方法
Nabiałek et al. The effect of the cobalt-content on the magnetic properties of iron-based amorphous alloys
JP2018103211A (ja) 希土類−遷移金属系強磁性合金の製造方法および希土類−遷移金属系強磁性合金
CN107177805A (zh) 一种生产工艺性良好的铁基亚纳米合金及其制备方法
WO2022183909A1 (zh) 一种铁基非晶纳米晶合金及其制备方法
Rehman et al. Improved microstructure and magnetic properties of Alnico 8 Alloys by B-doping
Lucas et al. Nanocrystalline Hf and Ta containing FeCo based alloys for high frequency applications
Gruszka et al. Effect of heat treatment on the shape of the hyperfine field induction distributions and magnetic properties of amorphous soft magnetic Fe62Co10Y8B20 alloy
PL241356B1 (pl) Nanokrystaliczny magnetycznie miękki stop żelaza
US11858820B2 (en) Mn4C manganese carbide magnetic substance and manufacturing method therefor
CN111101076A (zh) 一种铁基纳米晶软磁合金
Shahi et al. High Entropy Alloys: A Potentially Viable Magnetic Material
CN113337692B (zh) 一种提高Fe基纳米晶软磁合金高频磁导率的方法
PL241355B1 (pl) Amorficzny magnetycznie miękki stop żelaza
RU2703319C1 (ru) Магнитомягкий нанокристаллический материал на основе железа
Filipecka et al. Magnetic Properties and Phase Constitution of the Nanocrystalline Fe₆₅Pr₉B₁₈W₈ Alloy Ribbons
Palanisamy et al. Exploring the pathways for enhancing the hard magnetic properties of binary Al-55at.% Mn Heusler alloy through mechanical alloying
PL248673B1 (pl) Nanokrystaliczny stop żelaza