Сплавы на основе систем Fe—Ni—Al и Fe—Со—Ni—Al

Сплавы на основе систем Fe—Ni—Al и Fe—Со—Ni—Al.

Сплавы для постоянных магнитов на основе систем Fe—Ni—Al и Fe—Со—Ni—Аl являются дисперсионно твердеющими. Распад высокотемпературной β2-фазы приводит к образованию частиц сильномагнитной β-фазы. Высокая коэрцитивная сила сплавов обеспечивается малыми размерами (близкими к однодоменному) и высокой анизотропией формы этих частиц. Поликристаллические сплавы подвергаются термомагнитной обработке, при которой частицы сильномагнитной β-фазы выделяются вдоль тех направлений слабомагнитной β2-фазы, которые совпадают с направлением приложенного магнитного поля или близки к нему.

Магниты из этих сплавов применяются в электродвигателях, электроизмерительных, радиотехнических и других приборах и устройствах, а также в аппаратуре специального назначения.

Деформированный сплав ЮНДК24 выпускается в виде горячекатаных листов по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1499—70 (табл. 94—96).

Химический состав сплава ЮНДК24

Сортамент горячекатаных листов

Магнитные свойства сплава ЮНДК24 при различных способах изготовления

Режим термической обработки деформированного сплава на высококоэрцитивное состояние состоит из двух операций:

I — закалка с температуры 1280—1300°С в поле напряженностью 1000—1200 Э. Скорость охлаждения сплава регламентирована только в интервале температур 900—700°С и составляет ~1—2 град/с;

II — ступенчатый отпуск при температурах 600 и 580°С с выдержками 2 и 8 ч соответственно.

При горячей деформации в сплаве не образуется кристаллической текстуры — сплав изотропен. В высококоэрцитивном состоянии он обладает более высокими магнитными свойствами и большей устойчивостью к климатическим, ударным и вибрационным воздействиям, а также более высокими механическими свойствами, чем литые сплавы того же химического состава (рис. 200, табл. 97, 98). Это обусловлено отсутствием литейных дефектов в деформированном сплаве.

Влияние деформации на магнитные свойства сплава ЮНДК24

Изменение магнитных свойств деформированного и литого сплава ЮНДК24 ПРИ различных воздействиях

Механические свойства сплава ЮНДК24 в высококоэрцитивном состоянии

Деформированный сплав имеет следующие физические свойства:

Деформированный сплав имеет следующие физические свойства

При облучении литого сплава типа ЮНДК24 быстрыми нейтронами (5·1020 нейтрон/см2) магнитные свойства не изменяются; для деформированного сплава радиационная стойкость не определена.

Деформированный сплав обладает рядом технологических особенностей. При деформации литой заготовки измельчается исходное зерно, образуется мелкозернистая слоистая структура, понижается твердость (рис. 201, 202), улучшается обрабатываемость.

Макроструктура сплава ЮНДК24 в различных состояниях

Твердость сплава ЮНДК24 при различных температурах

В деформированном состоянии сплав обладает повышенными пластическими свойствами при нагреве его вплоть до температуры рекристаллизации (рис. 203), что позволяет применять горячую штамповку и вырубку для изготовления заготовок магнитов (рис. 204).

Механические свойства деформированного сплава ЮНДК24 при высоких температурах

Заготовки магнитов, вырубленные из листов сплава ЮНДК24 различной толщины

Температура нагрева листов перед штамповкой может выбираться от 800 до 1200°С в зависимости от толщины листов и сложности конфигурации штампуемого изделия. Обработка электрическими способами (например, электроэрозионная, анодномеханическая, электрохимическая, ультразвуковая) также может быть применена при изготовлении магнитов из деформированного сплава.

Деформированный сплав применяют при изготовлении магнитов с повышенными требованиями к качеству поверхности (магнит — зеркало); механической прочности (роторы); однородности магнитных свойств и соосности геометрической и магнитной осей. Деформированный сплав целесообразно применять для изготовления тонких плоских магнитов из листов толщиной 2—4 мм, так как такие изделия наиболее трудно получать литьем.

Деформируемые сплавы 20НЮ, 22НЮ, 25НЮ системы Fe—Ni—Аl—Nb, выпускаемые по ЧМТУ/ЦНИИЧМ 5800—57 в виде горячекатаных листов, предназначены для дешевых малогабаритных постоянных магнитов (табл. 99—101).

Химический состав сплавов системы Fe—Ni—Al—Nb

Сортамент сплавов 20НЮ, 22НЮ И 25НЮ

Нормируемые магнитные свойства сплавов 20НЮ, 22НЮ и 25НЮ

Сплавы приобретают высококоэрцитивное состояние после охлаждения от высокой температуры с критической скоростью. Зависимость магнитных свойств сплава 25НЮ от скорости охлаждения с температуры 1200°С для образцов двух сечений приведена на рис. 205 и 206.

Магнитные свойства и твердость сплава 25НЮ при разных скоростях охлаждения с температуры 1200°С

Магнитные свойства и твердость сплавов 25НЮ при различных скоростях охлаждения с температуры 1200°С

Если невозможно создать необходимую скорость охлаждения, можно производить закалку с последующим отпуском. При этом коэрцитивная сила несколько снижается, а остаточная индукция повышается (рис. 207 и 208).

Зависимость магнитных свойств сплава 25НЮ от температуры закалки в масле и последующего отпуска

Зависимость магнитных свойств сплава 25НЮ от продолжительности отпуска (предварительная закалка в масле с 1200°С) при 600 и 700°С

Твердость сплавов после горячей прокатки 40—45 HRC, а в высококоэрцитивном состоянии 50—55 HRC. Детали из сплавов могут быть изготовлены горячей штамповкой, а также электроэрозионной или анодномеханической резкой.

В высококоэрцитивном состоянии сплавы обрабатывают шлифовкой или специальным режущим инструментом (баллас, боразон, алмаз).

Для постоянных магнитов с повышенной энергией может применяться также деформируемый сплав 24КНЮ, содержащий 24% Со; 14% Ni; 7% Al; 3% Сu и 1% Nb. Сортамент сплава аналогичен указанному в табл. 101. Штамповка (высечка) сплава 24КНЮ возможна только в горячем состоянии. Зависимость свойств от режимов термомагнитной обработки представлена на рис. 209—211. Величина напряженности поля при термомагнитной обработке также влияет на магнитные свойства (рис. 212).

Зависимость магнитных свойств сплава 24КНЮ от температуры нагрева при термомагнитной обработке — отпуск при 600° С, 2 ч

Зависимость магнитных свойств сплава 24КНЮ от температуры изотермической выдержки при термомагнитной обработке

Кривые размагничивания и магнитной энергии сплава 24КНЮ после различной изотермической выдержки при 650°С

Кривые размагничивания и магнитной энергии сплава 24КНЮ при различной напряженности поля термомагнитной обработки

 

Принятые обозначения и пересчетные значения для ряда единиц измерения

Принятые обозначения

Принятые обозначения

Принятые обозначения

Принятые обозначения

Пересчетные значения для ряда единиц измерения