Способ получения магнитострикционных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 91 111) 150 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОтНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЯ ЕТ 9. Бюл.1 ий индустри нского комс гих, Г.Н.фе ина01 альный инстиомола юкина 8)1 ЕЕЕ 11,8.58(088 1, ес, а гс 1, Ч,видетельство СССРН 01 Р 1/08, опублик СОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения магнитных материалов с высокимизначениями магнитострикции. Предлагается способ изготовления материа-.лов на основе интерметаллических соединений железа с редкоземельнымиэлементами типа КРе . Целью изобретения.является повьппение прочностныххарактеристик. Предложенный способ Изобретение относится к металлур ии, а именно к способам изготовле ия магнитных материалов на основе терметалли е, где К -высокими ма аметрами. Цель изобретен вышени ностных характеристик(56) БачадеМаяп, 1975,р. 1355Авторское803727, кл25.10.79. ских соединений типа едкоземельный элемент нитомеханическими паотличается от известного тем, чтоизготавливают отливку составаК, Ре (Х0,3) с более высокимсодержанием редкоземельного элемента,чем в стехиометрическом составе, перед началом термообработки на поверхности слитка создают тонкий слой изметалла М, образующего с редкоземельным элементом эвтектику с более низкой температурой эвтектического превращения, чем исходные компоненты,а режим термообработки подбирают таким образом, чтобы металл М из поверхностного слоя проникал в объем слитка преимущественно за счет диффузии по границам зерен с образованием в межзеренном пространстве упрочняющей фазы (предположительно, М К).2 Это позволяет, изменяя параметр Х и толщину создаваемого поверхностно- (, го слоя, получать материалы с оптимальным соотношением магнитоупругих и механических свойств, обладающие более высокой прочностью, чем материалы аналогичного состава типа вевА К Ре , без существенного снижения магнитоупругих параметров. 2 табл,Способ осуществляют следующим образом.Смесь компонентов заданного состава, содержащую редкоземельный элемент К и железо, плавят в электро- дуговой печи с нерасходуемым электродом на медном водоохлаждаемом поде в атмосфере инертного газа, разливают в изложницу заданной формы и55 отжигают для получения заданного уровня свойств.Предложенный способ отличается от известного тем, что готовят исходную смесь компонентов с более высоким содержанием редкоземельного элемента, чем в стехиометрическом составе таким образом, что после вь 1 плавки получают отливку состава КРе . Перед началом термообработки на поверхности отливки создают тонкий слой из металла М, образующего с редкоземельным элементом эвтектику с более низкой температурой эвтектического перехода, чем в исходной смеси компонентов, а режим термообработки подбирают таким образом, чтобы металл М из поверхностного слоя проникал вглубь материала за счет диффузии по границам зерен, образуя в материале упрочняющую фазу (предположительно, состава КМ ).В результате термообработки получают материал, состоящий из зерен фазы КРеп, обладающих высокими магнитоупругими параметрами, прочность сцепления которых повышена за счет образования в межзеренных областях упрочняющей фазы.Предложенный способ позволяет получать высокопрочные материалы с-и уровнем магнитострикции порядка 10 .Способ опробован при изготовлении материала на основе интерметаллического соединения ТЬРеп с использованием меди в качестве упрочняющей добавки. Исходную шихту составаэ( хРе(2 = 0; 0,05; 0,10; 0,15;6,20; 0,25; 0,30) помещают на водоохлаждаемый медный под камеры электродуговой печи с нерасходуемым вольфрамовым электродом. Используют изложницу цилиндрической формы, внутреннюю поверхность которойвыстилают медной фольгой толщиной 50 мкм таким образом, чтобы она плотно прилегала к поверхности. Инертную атмосферу в печи создают откачкой форвакуумным насосом и последовательной трехкратной промывкой аргоном, После 50 двойного электродугового переплава исходной шихты закристаллизованный слиток помещают на изложницу и расплавляют с помощью электрической дуги для разливки в изложницу. При взаимодействии расплава с медной фольгой на поверхности слитка получают тонкий слой меди с образование в приповерхностном слое соединенийсистемы ТЬ-Ре-Сц.Полученные слитки отжигают при900"С в течение 30 мин.Свойства полученных материалов( Ъ и - продольная магнитострикция;Г - остаточная деформация петли маг"нитомеханического гистерезиса,Я,СФатмеханическая прочность на сжатие;б - механическая прочность нарастяжение) приведены в табл. 1.При заданной толщине поверхностного слоя (медь 50 мкм) свойства материала повьппаются с ростом параметра Х. Низкий уровень свойств при малых Х обусловлен тем, что при этоммал объем межзеренных областей, обогащенных тербием, что затрудняет диффузию меди из приповерхностного слоявглубь материала и образование межзеренной упрочняющей фазы, а образование приповерхностного слоя снижаетмагнитоупругие характеристики материала.При больших значениях Х (0,25-0,3и более) механическая прочность неухудшается, но при этом уменьшаетсяобъем фазы ТЬРе, что приводит к снижению магнитоупругих характеристик.Таким образом, изменяя толщину нанесенного слоя и концентрацию компонентов, можно управлять соотношениеммагнитоупругих и механических параметров, оптимизируя характеристики материалов,В табл. 2 сравниваются свойстваматериалов, полученных по предложенному способу, по известному и поспособу упрочнения эвтектикой.Из табл. 2 видно, что предлагаемый способ позволяет получать материалы с более высокими механическимихарактеристиками, при этом в материалах аналогичного состава по содержанию К и Ре упрочнение достигаетсябез существенного снижения магнитоупругих свойств.Предлагаемый способ может быть использован при получении материалов для магнитострикционных преобразова-.- телей и чувствительных элементов запоминающих датчиков давления и ускорения.формула изобретенияСпособ получения магнитострикционных материалов на основе интер%10,см 950 1050 1400 780 7,0 105 26 60 90 6," МПа Таблица 2 1 б, см Я 10 Образец Состав Способ образца упрочнения б, МПа рост 1 - 3 ТЪРе Известный 420 4 - 5 .1 00-150 400 20 - 30 300 600 100 - 150 500 1680 ТЪ 1 Ре 18 ЭвтектикаТЪРе, э Предлагаемый(медь) 4-6 7-9 1080 1060 9 - продольная магнитострикция, обусловленнаяпроцессами смещения доменных границ при Н =1600 кА/м; Е - остаточная деформация ММГ(при (7, т = 80 МПа); с - прочность на разрыв(до разрушения); 6 т - прочность на сжатие(до разрушения). Все приведенные числовые .значенияпараметров получены усреднением по трем образцам. Приме чание,Составитель Е.МальцевТехред Л,Олийнык Корректор М.Демчик Редактор А.Мотыль Заказ 2368/51 Тираж 696 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по.изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул, Гагарина, 101 5 14 металлических соединений железа с редкоземельными элементами типа КРе, включающий сплавление исходной смеси компонентов в атмосфере инертного газа, разливку сплава в изложницу и последующий отжиг отливки, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочностных характеристик, отливку получают с содержанием редко 78260 0земельного элемента стехиометрического состава, на поверхности отливкисоздают тонкий слой металла М, образующего с редкоземельным элементомэвтектику при температуре ниже, чемв исходной смеси компонентов, а отжиг проводят при температуре вышетемпературы эвтектического переходасистемы З-М.