Способ контроля текстуры ферромагнитных монокристаллов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Иаей(71) Саратовский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут(56) Авторское свидетельство СССРР 473134, кл . О 01 И 27/72, 1975.(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕКСТУРЫ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МОНОКРИСТАЛПОВ(5) Изобретение относится к областиметаллургии. Цель - повьппение точности контроля текстуры (Т) монокристаллов. Способ контроля Т ферромагнитных монокристаллов реализован вустройстве, содержащем приспособление 1 для закрепления образца 2,электромагнит (Э) 3 с источником питания 4, тензодатчик 5, тензоусилиЯО 1285402 А 1(51)4 О 01 Б 27/72, О 01 В 33/12 тель (ТУ) 6, регистрирующий прибор 7,привод вращения 8.Способ з аключается в следующем: образец 2 помещают вполе насыщения Э 3 и вращают, Вращающий момент складывается из вращающих моментов переменной и постояннойсоставляющих. Их суммарная величинаизмеряется тензодатчиком 5, усиливается ТУ 6 и регистрируется прибором7. Затем изменяют направление вращения, измерения повторяют. Находятамплитуды переменной и постояннойсоставляющей и определяют относительные объемы равноосной и монокристаллической частей образца. В описанииизобретения приведены математическиевыражения для расчетов. Изобретениеможет быть использовано для контролякачества кристаллической Т ферромагнитных монокристаллов кубической симметрии, имеющих форму тел вращения.2 ил.12Изобретение относится к металлургии и может быть использовано дляконтроля качества кристаллическойтекстуры ферромагнитных монокристаллов кубической симметрии, имеющихформу тел вращения,Цель изобретения - повышение точности контроля текстуры монокристаллов, Имеющих форму тел вращения.На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства, реализующего предлагаеьвй способ; на фиг. 2 - графики зависимости вращающего момента при вращении монокристалла в двух противоположных направлениях.Устройство содержит приспособление 1, закрепления образца 2, электромагнит 3 с источником 4 питания(или систему постоянных магнитов),тензодатчик 5, тензоусилитель 6, регистрирующий прибор 7, привод 8 вращения, Образец 2 закрепляется в приспособлениив магнитном поле электромагнита 3 с источником 4 питания .так, что ось симметрии образца 2 совпадает с осью вращения. Приспособление 1 закрепления образца через тензодатчик 5 соединено с приводом 8вращения. Тензодатчик 5 через тенэоусилитель 6 соединен с регистрирующим прибором 7.Устройство работает следующим образом,Образец 2, закрепленный в приспособлении 1, помещают в поле насыщения,электромагнита 3 с источником 4питания и начинают вращать с помощьюпривода 8 вращения. На образецначинает действовать вращающий моментМ (фиг, 2), складывающийся из переменной Ми постоянной М составляющих. Суммарная величина момента измеряется тензодатчиком 5 (фиг. 1), усиливается тенэоусилнтелем 6 и регистрируется прибором 7, Затем направление вращения изменяют на обратное иизмерения повторяют, Результирующаявеличина амплитуды постоянной составляющей определяется как модульразности амплитуд постоянных составляющих при вращении в одну и другуюстороны. Затем по соотношению амплитуд переменной и постоянной составляющих с учетом коэффициента их приведения определяют относительныеобъемы равиоосной и монокристалличесКой частей образца,Способ реализуется следующим образом. 85402 гВращающий механический момент Мскладывается из переменной М и постоянной М составляющих (Фиг. 2),М=М +М,. (1) 5 Величина переменной составляющейвращающего механического момента дляФерромагнитного монокристалла кубьческой симметрий в плоскости типа11001 определяется из выражения 10 М = КпН Ч, зп 4 р, (2)где К - константа магнитокристаллической анизотропии;Н - напряженность магнитногоноля;15 Ч - объем монокристалла;ф - угол между вектором намагничивания и осью легкого намагничивания,При этом амплитуда переменной сос 20 тавляющей вращающего механическогомомента А равнаА, = КНЧ,(3) Амплитуда постоянной составляюшей 25 вращающего механического момента Аоопределяется из выраженияАо = КоНЧр( 4)где К, - константа;Н - напряженность магнитного 30Ч . - объем равноосного обраэца,После деления правых и левых частей уравнения (3) и (4) получаетсяАп Кп Ъ(5) 35 Ао Ко ЧрОбозначив величины отношения К /Кчерез с, Ч,/Ч через чи Ч /Ч черезчр, где Ч - объем контролируемого образца, ъ и ч, - удельные объемы мощ нокристаллической и равноосной частей, получаетсяАо сф АпАо+ сАп " Ао+ йАпВеличина й является характеристи кой сплава. Она не зависит от его,микроструктуры, поскольку с изменением микроструктуры приращение К и К,одинаково по величине и по знаку,Зависимости механического момента 50 (Фиг, 2), определяемые выражением (3),получены при намагничивании монокристаллов цилиндрической формы диаметром 10-40 мм и длиной 2-200 мм впостоянных магнитных полях напряженностью не менее 500 А/см, Для монокристаллов меньшего диаметра потребуются магнитные поля большей напряженности, так как размагничивающийфактор при уменьшении диаметра ци 1285402линдра возрастает в случае намагничивания до насыщения в диаметральном направлении.Поясним сущность способа контроля текстуры на примере монокристалла сплава ЮНДК 35 Т 5 АА, применяемого для изготовления постоянного магнита, Монокристаллы указанного сплава по технологии их получения имеют цилиндрическую форму. Сплав имеет кубичес кую симметрию, причем одна из осей типа 1100 1 совпадает с осью симметрии цилиндра и плоскость ( 100) совпадает с плоскостью торца образца, Предварительно (до начала контроля) опреде ляют величину коэффициента с. Для этого из одного сплава изготавливают два образца одинаковой форж и размеров, например цилиндрической формы диаметром 20 мм и длиной 40 мм, Один 20 из образцов имеет монокристаллическую структуру, а второй - равновесную. Качество монокристаллической структуры определяется прецизионным методом рентгеноструктурного анализа При этом наличие разориентированных кристаллов и отклонение оси типа 11001 от оси симметрии на угол более 2 не допускаются.Затем образцы подвергаются сов местной термообработке по следующему режиму: нагрев 125010 С, выдержка 30 мин, охлаждение с печью до 1000 С, выдержка 30 мин и нормализация на воздухе, Подобная термообработка не обходима для унификации структуры образцов, так как микроструктура может существенно влиять на величину К. Не - соблюдение указанных требований приводит в последующем к систематичес кой погрешности контроля.Затем, вращая образцы в постоянном магнитном поленапряженностью не менее 500 А/см в двух противоположных направлениях, измеряют амплитуды 45 Ао (фиг. 2, а) и А (фиг, 2, б) и по формулам (3) и (4) рассчитывают .значения Ко и Кд, а затем определяют коэффициент М . Для расчета коэффициента Ы необходимо выполнить следую щую последовательность операций: изготавливают два образца контролируемого сплава одинакового химического состава, формы и размеров, один из образцов изготавливают с равноосной 55 структурой, а другой - с монокристаллической текстурой, образцы подвергают одинаковой термообработке для получения адекватных микроструктур,измеряют амплитуды вращающих моментов в постоянном мзгнитном поле насыщения одинаковой напряженности, находят отношение этих. амплитуд.Для сплава ЮНДК 35 Т 5 АА этот коэффициент равен б, = 0,285. вменение направления вращения при измерениях применяют дпя повышения точности А так как в этом случае измеряемая величина возрастает в два раза.После определения коэффициента М приступают непосредственно к операции контроля текстуры. Для этого исследуемый. образец вращают в постоянном магнитном поле напряженностью вьппе 500 А/см вокруг оси симметрии и получают тензометрическим методом гармоническую зависимость величины вращающего момента от угла поворота. Затем изменяют направление вращения и получают аналогичную зависимость. Из полученных экспериментальньМ путем зависимостей определяют Ап и Ар. Допустим А = 760 усл,ед. деформации тензодатчика, а Ао = 105 усл,ед. После чего по формулам (6) подсчитывают удельные объемы монокристаплическай и равноосной частей образца: чм = 0674, а ч = 0,326,Формула из об ретенияСпособ контроля текстуры ферромагнитных монокристаллов, включазппий вращение постоянного магнитного поля и измерение амплитуды переменной составляющей вращающего момента, действующего на монокристалл, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля текстуры монокристаллов, имеющих форму тел вращения, дополнительно измеряют амплитуду постоянной составляющей вращающего момента, причем измерения амплитуд постоянной и переменной составляющих проводят при вращении магнитного поля насыщения в двух противоположных направлениях, измеряют амплитуды вращающих моментов в постоянном магнитном поле насыщения одинаковой напряженности с учетом коэф" фициента их приведения, вычисляют относительные объемы равноосной и монокристаллических частей из соотношений АР А+ оАПсАпчм А,+оА1285402 о- коэффициент, который определяют предварительно 10 как отношение амплитуды орректо енко 7639/47 Тираж 776ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и .113035, Москва, Ж, Раушск Подписно ка митета СССР ткрытий наб., д. 4/ оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5где ур, Г, относйтельные объемыравноосной и монокристаллической частей кристалла;А, А " амплитуды постоянной и5переменной со ставляющихвращающего момента; Составитель М, Бухароведактор С. Пекарь. Техред И.Попович 6переменной составляющей для идеального монокристалла к амплитуде посто- янной составляющей для идеального равноосного образца, имеющих одинаковые форму, размеры и химический состав при измерении в магнитном поле одинаковой напряженности.