NL8020080A - Magnetisch anisotropische legeringen door het vervormingsbewerken. - Google Patents

Description

• 8020080 VO 027^

Titel ; Magnetisch anisotropis,che .legeringen door het .yervojwings- bewerken.

De uitvinding heeft ‘betrekking op magnetische materialen, voorzien van een ani'sotropisch magnetische stmktuur, geproduceerd door een thermomèchahisehe behandeling.

Het kiezen van magnetische materialen, die geschikt zijn voor 5 toepassing in relais, bellen en elektro-akoestische overdragers, zoals luidsprekers en'telefoonhorens, stoelt kenmerkend op magnetische eigenschappen, zoals een grote magnetische coërcitiekracht, remanentie en energïeprodukt. Onder gevestigde legeringen, die passende magnetische eigenschappen hebbèn, zijn Fe-Al-Ni-, Fe-Al-Ni-Co-,Cu-Ni-Fe- en Cu-Ni-10 Co-legeringen, waarbij recentelijker legeringen, die Fe, Cr en Co bevatten, zijn onderzocht met het oog op een mogelijke geschiktheid bij de vervaardiging van permanente magneten.

Heer in het bijzonder zijn Fe-Al-Ni-, Fe-Al-Ii-Co-, Cu-Ni-Fe- en Cu-Iï-Co-legeringen en bewerkingen van legeringen geopenbaard in bij-15 voorbeeld de boeken door Richard M. Bozorth, "Ferromagnetism", Van Nostrand, New York, 1951, blz. 385 - H05 en door D. Hadfield (red.), "Permanent Magnets and Magnetism", John Wiley and Sons, New York 1962, blz. 132 - 155 en blz. 16U. Bepaalde ternaire Fe-Cr-Co-legeringen zijn geopenbaard in de verhandeling door H. Kaneko c.s., "New Ductile Permanent 20 Magnet of Fe-Cr-Co-System", AIP Conference Proceedings, No. 5, 1972, blz. 1088 en in het Amerikaanse octrooischrift 3.806.336, "Magnetic Alloys" (Verleend aan H. Kaneko c.s. op 23 april 197^). Kwaternaire legeringen, die ferriet-vormende elementen bevatten, zoals bijvoorbeeld Ti, Al, Si, Nb, of Ta naast Fe, Cr en Co zijn geopenbaard in het Ame-25 rikaanse octrooischrift 3.95^.519, "Iron-Chromium-Cobalt Spinodal Decomposition Type Magnetic Alloy Comprising Niobium and/of Tantalum" (verleend aan K. Inoue op U mei 1976), het Amerikaanse octrooischrift 3.989.556, "Semihard Magnetic Alloy and a Process for the Production Thereof" (verleend aan N. Iwata c.s. op 2 november 1976), het Amerikaanse 30 octrooischrift 3*982.972, "Semihard Magnetic Alloy and a Process for the Production Thereof" (verleend aan M. Iwatac.s. op 28 september 1976), het.Amerikaanse octrooischrift ^.075*^37, "Composition, Processing, and Devices Including Magnetic Alloy" (verleend aan G. Y. Chin c.s. op 21 februari 1976), de verhandeling door G. Y. Chin c.s. , "New Ductile 8020080 2 .

Cr-Ce-Fe Permanent Magnet Alloys for .Telephone Receiver:Applications” Journal Applied Physics, 'Voi. i+9, nr. 3, 1978, biz. 20½, de.verhandeling door II. Kaneko c.s., "Effect of 'V and V+Ti Additions on the Structure and Properties- of Fe-Cr-Co Ductile Magnet Alloys", IEEE Trans. Mag., cj 'Vol. MAG-12', nr. 6, 1976, biz. 977 en de verhandeling door H. Kaneko c.s., "Fe-Cr-Co Ductile Magnet with (Bil) MGOê", ATP Conf. Proc., No. 29,

TïlfliX

1976, biz. 620. Fe-Cr-Co-legeringen, die toevoegingen van zeldzame aarde bevatten, zijn geopenbaard in het Amerikaanse octrooischrift ^.120.70^, verleend op 17’ oktober 1978 op naam van Richard L. Anderson.

10 Sterk magnetische legeringen hebben gewoonlijk een ontlede veel- fazige struktuur, die althans êensterk magnetische faze omvat, en een of meer niet-magnetisehe of zwak-magnetisehe fazen. In. het geval van Fe-Cr-Co-legeringen bijvoorbeeld, is een sterk magnetische faze alpha^ rijk aan Fe en Co, waarbij een zwak magnetische faze alpha^ rijk 15 is aan Cr. Op soortgelijke wijze' is in het geval van Fe-Nï-Al-legeringen een faze alpha^, die rijk is aan Fe, sterk magnetisch, en een faze alpha2, die rijk is aan Ni en Al, zwak magnetisch. Een andere schrijfwijze wordt gewoonlijk gebruikt in het geval van Cu-Ri-Fe-legeringen, waarbij een sterk magnetische faze, die rijk is aan Fe 'en-Ni, wordt 20 aangeduid als gamma2,. en een zwak magnetische faze, die rijk is aan Cu, door gamma^. In het algemeen wordt aangenomen, dat het bereiken van een grote coërcitiekracht in dergelijke legeringen wordt bevorderd door de ontwikkeling van een z.g. spinodale struktuur, dat wil zeggen een submicroscopisch fijn ontlede tweefazige struktuur, waarin een sterk magne-25 tische faze' is doorspikkeld met een zwak magnetische faze. De ontwikkeling van een dergelijke aangenomen spinodale struktuur is gewoonlijk het gevolg van., een ver oud er ingswarmtebehandeling. van de legering op temperaturen, die overeenkomen met een tweefazige evenwichtstoestand, en die op of onder een z.g. spinodale temperatuur liggen.

30 Set is beseft, dat magnetische eigenschappen van Fe-Cr-Co-lege- ringen kunnen worden verbeterd door het produceren van anisotropie in een ontlede tweefazige struktuur. door een verouderingswarmtebehande-ling in de aanwezigheid van een magnetisch veld. Zoals geopenbaard in de verhandeling door J. W, Cahn, '‘Magnetic Aging of Spinodal Alloys", 35 Journal Applied Physics, Vol. 3^, no. .12' (1963), biz. 3581 , wordt een dergelijke behandeling kenmerkend uitgeoefend op legeringen,, waarvan de spinodale'temperatuur dicht bij de Curie-^temperatuur ligt.Een dergelijke 8020080 ..........

3 behandeling kan echter minder toepasselijk zijn voor legeringen, waarvan de spinodale temperatuur aanzienlijk hoger ligt dan de Curi ©-temperatuur, zoals bijvoorbeeld het geval is voor cobaltvrije 'Fe-Al-Ni- , weinig cobalt bevattende Fe-Al-Ii-Có-, Cu-Ei-Fè-, weinig cobalt bevat-5 tende Fe-Cr-Co-legeringen en andere legeringen, zoals geopenbaard door F. E. Luborsky, "Permanent Magnets in Use Today", Journal Applied Physics, Tol, 37, Eo. 3, blz.' 1091 (1966). Omdat Co betrekkelijk kostbaar is als een component in magnetische legeringen, zijn middelen voor het produceren van een sterke anisotropie in weinig cobalt bevattende en cobalt-10 vrije legeringen commercieel wenselijk.

Overeenkomstig de uitvinding wordt anisotropie van een ontlede veelfazige struktuur in magnetische legeringen geproduceerd door een behandeling, die de stappen omvat van het geregeld koelen van een legering in afwezigheid van een magnetisch veld vanaf een eerste temperatuur, 15 waarop de legering zich in een in hoofdzaak enkelfazige toestand bevindt, naar een tweede temperatuur, waarop de faze zich in een veelfazige toestand bevindt, en het vervormen van de legering voor het veroorzaken van een ©ppervlakt©verkleining van bij voorkeur althans 30%. Onder legeringen, waarop een dergelijke behandeling met voordeel kan worden 20 toegepast, zijn bijvoorbeeld Cu-Ei-Fe-, Cu-Ei-Co-, Fe-Al-Ei-, Fe-Al-E1-C0- en Fe-Cr-Co-legeringen, en meer in het algemeen legeringen, die een fazeontleding ondergaan bij een geregeld koelen vanuit een enkele faze naar een veelfazig bereik, resulterende in een fijnschalige veelfazige struktuur. Daaruit voortkomende voorwerpen hebben gewenste mag-25 netische eigenschappen, zoals bijvoorbeeld een coërcitiekracht in het bereik van 100-1500 Oersted, een remanentie in het bereik van 60OO-IVOOO Gauss, een,vierkantsfactor van de remanentie tot de verzadiging van meer dan 0,9 en een maximum energieprodukt.in het bereik van 0,6-8 MC-Oe. 'Van deze overeenkomstig de uitvinding behandelde legeringen 30 gemaakte magneten kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt in elektro- akoestische overdragers, zoals luidsprekers en telefoonhorens, in relais en in bellen.

In de tekening : 'Fig, 1 is een'grafiek, die schematisch tot voorbeeld dienende 35 functionele, verbanden voorstelt tussen de ..tijd en de temperatuur voor het overeenkomstig de uitvinding bewerken;

Fig, 2 is een grafiek, die grafisch de magnetische eigenschap- .8020080 k pen Toorste.lt als een functie yan de eerste, koelsnelheid yoor een legering, bestaande uit 33 gew$ Cr, 11,5 gew$ Co en de rest Fe, en bewerkt overeenkomstig werkwijzen binnen de strekking van de uitvinding.

Fig. 3 is een grafiek, die grafisch de magnetische eigenschap-5 pen voorstelt als een functie van het percentage verkleining in dwars-doorsnede-HDppervlak door het draadtrekken voor een legering, bestaande uit 33 gew$ Cr, 11,5 gew$ Co en de rest Fe, en bewerkt overeenkomstig werkwijzen binnen de strekking van de uitvinding.

Fig, U is een evenwichtsfazegrafiek volgens de verbindings-10 . lijn van het (Fe, Co) - Cr pseudobinaire stelsel.

Fig. 5 is een evenwichtsfazegrafiek volgens de verbindingslijn van het Fe- (hi, Al) pseudobinaire stelsel.

Fig. 6 is een evenwichtsfazegrafiek volgens de verbindingslijn van het (Fe, Ni)-Cu pseudobinaire stelsel.

15 Eet overeenkomstig de uitvinding bewerken is gericht op het produceren van magnetische anisotropie in legeringen, die bij het koelen een faze-ontleding ondergaan vanuit een enkelvoudige fazetoestand naar een veelfazige toestand. Faze-ontleding kan bijvoorbeeld door kernvorming en groei zijn of door spinodale ontleding, welke laatste de voor-20 keur verdient in het belang van sterk magnetische eigenschappen in bewerkte legeringen. Overeenkomstig de uitvinding wordt een legering op een geregelde wijze en in afwezigheid van een magnetisch veld gekoeld, en vervormd voor het zodoende produceren van magnetische anisotropie.

Legeringen van de uitvinding kunnen op gebruikelijke wijze wor-25 den bereid uit samenstellende elementen door bijvoorbeeld gieten uit een smelt of door poedermetallurgie. In het geval van een gieteling, gegoten uit een smelt, kunnen bewerkingsstappen, zoals bijvoorbeeld het met warmte bewerken, het met koude bewerken en.oplossingsontharding zijn opgenomen voor doeleinden, zoals korrelveredeling, vorming of 30 de ontwikkeling van menselijke mechanische eigenschappen in de legering.

Zoals weergegeven in fig. 1 wordt het overeenkomstig de uitvinding bewerken aangevangen op een eerste temperatuur boven een kritische faze^oyergangstemperatuur , d.w.z. op een temperatuur, waarop de legering zi'eh. in een overheersend enkelfazige toestand bevindt. De 35 werkwijze vereist een eerste verouderingsbehandeling, gedurende welke de temperatuur op een geregelde wijze .wordt verlaagd vanaf een dergelijke eerste temperatuur boven 5^ naar een tweede temperatuur benéden , 5 d.w. z. naar . een .temperatuur, waarop .de legering zich. in een yeelfazige toestand bevindt,: De yerwarmingssnelheid yoor het tereiken yan de eerste temperatuur'is- ni'et' kritisch' en tan op .gebruikelijke wijze' 'in het: "bereik . . 2 ·' 6 liggen yan 10. - 10 graden C per uür, . waarbij het op de eerste tempe-5 ratuur houden bij voorkeur wordt voortgezet totdat een in hoofdzaak en-kelfazige toestand is geproduceerd door de gehele legering heen, en kan afhankelijk zijn van een tljdsbegrenzlng in het belang van het tot een minimum beperken van de ontwikkeling van een ongewenste faze, zoals bijvoorbeeld een sigmafazeV die in bepaalde Fe-Cr-Co-legeringen kan worden 10. ontwikkeld.

De keuze yan de eerste koelsnelheid voor het geregeld koelen vanaf een eerste temperatuur in een enkelfazig bereik naar een tweede temperatuur in een veelfazig bereik wordt gemotiveerd door het optimaal maken yan uiteindelijke magnetische eigenschappen, die op hun beurt 15 afhankelijk zijn van de uiteindelijke grootte van de sterk, magnetische deeltjes. Omdat de werkwijze na het koelen het vervormen vereist van de legering, verdienen bovenmaatse deeltjes voorafgaande aan de vervorming, de voorkeur. Afhankelijk van de mate van aan te brengen vervorming, wordt de korrelgrootte bij voorkeur zodanig gekozen, dat deeltjes het 20 gevolg zijn, die bij het vervormen een dikte hebben in een voorkeurs-bereik van 200 - 2000 Angstrom (.20 - 200 nanometer). Positieve informatie met betrekking tot de korrelgrootte wordt zowel voor als na het vervormen met voordeel verkregen door microscopische analyse met overbrenging door elektronenbundel. Het koelen kan bijvoorbeeld worden uit-25 gevoerd yoor het zodoende resulteren in een rechtlijnige vermindering yan de temperatuur, zoals weergegeven door de getrokken lijn in fig. 1 of voor het zodoende resulteren in een exponentiële vermindering, zoals weergegeven door de onderbroken.kromme in fig. 1. Indien het koelen wordt uitgevoerd door bijvoorbeeld het rechtlijnig verlagen yan de oven-30 . temperatuur, .kan het'voordelig zijn een houdstap op te nemen op een temperatuur in het .yeelfazige bereik, gebruikelijk yoor een tijdsduur tot aan êên uur teneinde een regelmatige temperatuursyerdeling te bereiken in de legering voorafgaande aan,de yeryorming, 'V’olgende op het koelen vanaf. een eerste temperatuur naar een 35 tweede temperatuur en het mogelijk op een dergelijke tweede temperatuur houden, zoals hiervoor besehrevèn, vereist de geopenbaarde,werkwijze een plastische vervorming. Maten van vervorming worden met voordeel uitge- ; e 0. 2 0 0 8 0 6 uitgedrukt in verkleining yan: dwarsdoonsnede-opperylak of als equivalent in slankheid (gedefinieerd als de verhouding yan dikte tot lengte) yan vervormde deeltjes. In het belang van het ontwikkelen van magnetische eigenschappen^ produceert de vervorming hij voorkeur een oppervlakte-verkleining van althans 30%, overeenkomende met een slankheid van 1 : 1,7. Hoewel een vergrote vervorming in het algemeen leidt naar een vergrote eoërcitiekraeht en remanentie, leidt sterke vervorming tot evenredig minder aanzienlijke versterkingen van de magnetische eigenschappen. Dienovereenkomstig kan een vervorming van meer dan een oppervlakteverkleining · Van Q0% (overeenkomende met een slankheid van ongeveer 1 : 10.) in de praktijk onnodig zijn, en worden vrijwel optimale eigenschappen zelfs hij slankheden in de nabijheid yan 1 .: 5 bereikt, overeenkomende met een vervorming, die een oppervlakteverkleining tot gevolg heeft van ongeveer 65%. Gedurende het vervormen kan de temperatuur in hoofdzaak ge-^ lijkblijvend zijn, zoals weergegeven in fig. 1, alternatieven (a) en (c) of de temperatuur kan veranderlijk zijn, bijvoorbeeld zoals geïllustreerd door het alternatief (b). De zigzaglijnen in fig. 1 worden niet gebruikt voor het weergeven van temperatuursveranderingen maar om vervorming aan te duiden, Verder is de tijdschaal zeer sterk niet-rechtlijnig en wegge-20 laten.

Tervorming kan worden uitgevoerd door.vlakvervormen, zoals door plaat- of strookwalsen of bij voorkeur door eenassig vervormen, zoals door het stangwalsen, het draadtrekken, het extruderen of,, minder voor-, delig, door het in zadels smeden. Gedurende het vervormen ligt de tem-. peratuur. gewoonlijk op of beneden.de eindtemperatuur van het eerste verouderen. Het.vervormen kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd op of nabij ; kamertemperatuur, in welk geval de legering bij voorkeur, snel wordt geblust na het eerste verouderen teneinde.het bros worden, tot een minimum te beperken.

2Q.· Voor dun caliberdraad- of dunne stangvormige magneten, is het ver vormen door draadtrekken voordelig en snel. Het stangwalsen of stang-trekken, in het bijzonder bij uitvoering op hogere temperaturen in een yeelfazig bereik, is een voorkeurswerk^ijze voor het op grote.schaal en met hoge snelheid produceren yan dikke stang- of staafyormige magneten.

^ Vervorming na veroudering kan een.gewenste gedaante tot gevolg hebben, zoals bijvoorbeeld bij de vervaardiging van stangmagneten. Ook kan . een gewenste.gedaante worden geproduceerd door het aanvullend vervormen, zo- .80 2.0 0 8 0 ......................

7 als bijyoorheeld: door liet buigên, planeren of machinaal bewerken. Bij de vervaardiging van .bekervormige telefoonhorenmagnetën bijvoorbeeld, kan vervorming plaat svinden door het extruderen van een tuis en het aanvullend vormen door het doorsnijden en vormen van bekers.

^ Fa het vervormen en een naar keuze aanvullend vormen, kan een legering bij voorkeur een aanvullende, laatste verouderingsbehandeling ondergaan, gericht op het verbeteren van samenstellingsdifferentiatie door diffusie tussen de fazen in een veelfazige struktuur. Een dergelijke veroudering kan worden uitgevoerd door het koelen van de legering -|q naar een eindtemperatuur T^, zoals weergegeven in fig. 1, welke eind-temperatuur empirisch voldoende laag wordt gekozen voor het tot een optimum opvoeren van de magnetische eigenschappen en toch verschaffen van voldoende diffusiesnelheid. Een exponentiële temperatuurverlaging, zoals weergegeven door de getrokken krommen in fig. 1, is wenselijk in 15 het belang van fazeseheiding, waarbij als alternatief een dergelijke kromme kan worden benaderd door een aantal gescheiden stappen of door een rechtlijnige óf in gedeelten rechtlijnige kromme, gevolgd door het op de eindtemperatuur houden gedurende een tijdsduur van 0-10 uur.

Bij het voltooien van een dergelijke laatste verouderingsbehan-2o deling, kan de legering aan de lucht worden gekoeld of met water worden geblust tot. kamertemperatuur. Aanvullend vormen, zoals bijvoorbeeld door slijpen of machinaal bewerken, kan eveneens plaats vinden, na het laatste verouderen. Plastische vervorming is, hoewel niet uitgesloten, op dit punt moeilijken.

25 De hiervoor beschreven werkwijze kan bijvoorbeeld worden toegepast op Fe-Cr-Co-, Fe-Al-Hi-, Fe-Al-Fi-Co-, Cu-Fi-Fe-, Cu-Fi-Co- en andere le-legeringen, die een fazer-ontleding ondergaan, waarbij specifieke waarden voor de Fazegrenstemperatuur met voordeel beschikbaar zijn uit de fig. h, 5 en 6 en de hiervoor geciteerde verhandeling door Luborsky’. In fig. U 30 is bijvoorbeeld te zien, dat de fazegrenstemperatuur voor Fe-Cr-Co-lege-ringen, die 20 - ^0 gew% Cr bevatten, in de nabijheid ligt van 650° C. Dienovereenkomstig worden.dergelijke legeringen overeenkomstig de geopenbaarde werkwijze bewerkt door het verwarmen tot een de voorkeur verdienende eerste temperatuur boyen 650°. C. Hoewel veel hogere, eerste tem-35 peraturen niet zijn uitgesloten, worden temperaturen boven ongeveer 775° C minder praktisch geacht. Het koelen tot in het veelfazige gebied gaat bij voorkeur voort tot een temperatuur, die in de nabijheid ligt van $0 2 0 0 8.0 ..........

8 600°.C en in afhankelijkheid van de legeringsamenstelling in een yoor-keursbereïk -van 575 - 625° C, liet koelen tot temperaturen onder ongeveer 555° C wordt -minder wenselijk geacht in het belang van het handhaven van bewerkhaarheïd in de koude.

5 De koelsnelheid voor het produceren van overbemeten deeltjes kan worden gekozen in een voorkeursbereik van 0,5 - 100,0° C per uur, en in het bijzonder in het belang van het tot een maximum opvoeren van het energieprodukt, in een voorkeursbereik van 2 - 60°C per uur. De voorkeur verdienende koelsnelheden zijn afhankelijk van de legering-10 samenstelling, waarbij de voorkeur verdienende snelheden hoger liggen voor bijvoorbeeld hogere gehalten aan Co. In het bijzonder verdienen snelheden in het bereik van - 8° C per uur de voorkeur wanneer het cobaltgehalte ongeveer 7 gew% is, waarbij snelheden in het bereik van 30 - 50° C per uur de voorkeur verdienen wanneer het eobaltgehalte 15. ongeveer 12 gew% is. Voorkeursbereiken, overeenkomende met andere gehalten aan Co kunnen gemakkelijk worden verkregen door een benaderde, rechtlijnige interpolatie tussen de grenzen van de voorkeursbereiken bij 7 en 12% Co.

Het de voorkeur verdienende laatste verouderen van Fe-Cr-Co-20 legeringen is van een temperatuur in een voorkeursbereik van 575 - 625° C naar een eindtemperatuur in het voorkeursbereik van U70 - 570° C met voorkeurssnelheden, die 30° C per uur niet overschrijden met als gevolg een verbeterde samenstellingsscheiding van de fazen. Om praktische redenen is de koelsnelheid bij voorkeur niet minder dan 2° C per uur.

25 Fig. 2 illustreert de invloed van de eerste koelsnelheid op de magnetische eigenschappen van.een bepaalde legering, die 33 gew%

Cr, 11,5 gew% Co en voor de rest Fe bevat. De weergegeven metingen zijn uitgevoerd aan stangmonsters,. die werden bewerkt door het op een temperatuur van 680° C houden gedurende 30 minuten, het.onafgebroken koe-30' len tot 600° C met de aangeduide snelheden en.het met water koelen.

Monsters werden vervolgens onderworpen aan draadtrekken met als gevolg een JC% verkleining in oppervlak, opnieuw verwarmd tot een temperatuur van 600° C, gekoeld met snelheden,., die exponentieel afnamen van 15 - 2° C.per uur tot.een temperatuur yan,^80°. C, en tenslotte ,aan de lucht ge-35 koeld, In fig. 2 is te zién, dat hoewel het energieprodukt tot een maximum wordt opgevoerd wanneer' een eerste , koelsnelheid van ongeveer ^-0° C . per uur wordt gekozen, de co8rcitiekraeht voortdurend toeneemt wanneer 8020080 9 de koelsnelheid afneemt.

Fig,' 3 toont de uitwerking yan verschillende maten van vervorming ' op de magnet ische eigenschappen ,.yoor : een als voorbeeld dienende legering, die 33 gew# Cr, 11,5 gew# Co en voor de rest Fe bevat. Het 5 bewerken was, zoals hiervoor beschreven met betrekking tot fig. 2, behalve dat alle monsters werden gekoeld'met een vaste snelheid van 1*0° C per uur, maar vervormd in verschillende maten. In fig. 3 is te zien, dat het volgens de uitvinding bewerken, dat' het vervormen omvat, resulteert in aanzienlijk verbeterde magnetische eigenschappen in vergelijking met 10 het'bewerken, waarin geen vervormen is vervat.

Samenstellende elementen Fe, Cr en Co moeten bij voorkeur in combinatie aanwezig zijn in de legering in een hoeveelheid van althans 95 gew#, waarbij de rest van ten hoogste 5,gew#.een of meer elementen kan omvatten, zoals bijvoorbeeld ferriet-vormende elementen Zr, Mo, V, .15 Fb, Ta, Ti, Al, Si of ff, zeldzame aardetoevoegingen of verontreinigingen van N,· C, 0 of Mn. In het belang van het tot een minimum beperken van een ongewenste niet-magnetische gammafaze, moeten verontreinigingen in de legering bij voorkeur aanwezig zijn in hoeveelheden van minder dan 0,05, gew# N, minder dan 0,05 gew# C, minder dan 0,1 gew# 0, minder dan 20 . 0,5 gew# Mn. Ferriet-vormende elementen kunnen worden toegevoegd voor het tegengaan van gammavorming in hoeveelheden van althans 0,1 gew#, waarbij echter voor het tot een minimum beperken van.de ontwikkeling van een ongewenste sigmafaze', hun aanwezigheid in de legering niet de volgende voorkeursgrenzen mag overschrijden: 1 gew# Zr, 5 gew# Mo, 5 gew# 25 V, 3 gew# Fb, 3 gew# Ta, 5 gew# Ti, 3 gew# Al, 3 gew# Si en 5 gew# W.

In het belang van voldoende ontleding van de fazen, is het Cr-, gehalte bij voorkeur althans 20. gew#, en in het.belang van het tot een minimum beperken van de vorming van een sigmafaze is het,Cr-gehalte bij voorkeur niet meer dan 1*0 gew# yan het gecombineerde Fe-Cr-Co-gehalte 30 van de legering, In het belang van voldoende kinetische aanspreking, is : het Co-gehalte bij voorkeur althans 3 gew#, en in het belang van het tot een minimum, beperken van. de vorming van een gammafaze is het Co-gehalte bij voorkeur niet meer dan 20 gew# van het gecombineerde Fe-Cr-Co-gehalte van de legering, 35 Uitstekende magnetische eigenschappen worden bereikt vanneer het

Co-gehalte althans 5 gew# is> 'Foor het tot een minimum beperken van de vorming van.een niet-magnetische gammafaze mag het Co-gehalte in afwezig- .8 0 2,0 080 Λ ’ 10 .

heid yan ferriet-yormende elementen big yoorkeur 15 niet qt er schrij den.

De geopenbaarde verouderings-yervormings-verouderingswerkvijze, zoals toegepast bij Fe-Cr-Co-legèringen, kan worden.beschouwd als lei-5 dend naar de produktie yan een anisotropische, fijnschalige, ontlede tweefazïge struktuur, die een ijzerrijke faze en een chroomrijke faze omvat. Een dergelijke struktuur kan in hoofdzaak het gevolg zijn yan kernvorming en groei of kan bij voorkeur het gevolg zijn van het in hoofdzaak spinodaal ontledèn, zoals wenselijk in het belang van het ont-10 wikkelen van een hoge vierkantsfactor van de hysteresis en een grote eoërcitiekraeht in de legering. Uitgedrukt in een dergelijke struktuur, is zowel de korrelgrootte als de morfologie van de ijzerrijke faze tot een optimum opgevoerd, voorafgaande aan het tot een optimum opvoeren van het samenstellingsverschil tussen, de fazen door een verouderings-15 behandeling, gevolgd door een plastische vervorming, die de deeltjes uitrekt in de richting van de vervorming, en de deeltjesdiameter of -dikte verkleint tot de optimum waarde. Het aanvullend uiteindelijk verouderen vergroot de samenstellingsuitgestrektheid van de uitgerekte deeltjes en verbetert de magnetische eigenschappen. Als gevolg van de 20 langwerpige korrelgedaante, wordt een sterke magnetische anisotropie ontwikkeld, die een opvallende verhoging tot gevolg heeft van de vierkants-factor van de hysteresislus en het magnetische energieprodukt.

Magnetische eigenschappen, verkregen in magnetische Fe-Cr-Co-legeringen zijn in het algemeen een eoërcitiekraeht in het bereik van 25 100 - 1500 Oersted, een remanentie in het bereik van 9000 - 1H000 Gauss, een vierkantsfactor van de verhouding van remanentie tot verzadiging in het bereik van 0,90 - 0,99 en een maximum energieprodukt in het bereik van 0,6 - 8 'MOOe. Als gevolg van de plastische vervorming.zijn bovendien de korrels langwerpig voor het zodoende resulteren in slankheden in 30 een voorkeursbereik van 1 : 1,7 tot 1 ; 20.

Er is een aantal aspecten van de geopenbaarde werkwijze, die deze in het bijzonder geschikt maken voor grootschalige industriële toepassing. De eerste temperatuur en houdtijd kunnen bijvoorbeeld binnen betrekkelijk brede bereiken veranderlijk zijn, welke kenmerken voordelig 35 zijn wanneer zware ladingen, worden bewerkt, waarbij langdurig verwarmen nodig is voor het bereiken van evenwichtstemperatuur, en waarbij, zelfs op de evenwicht stemperatuur er enige onregelmatigheid kan zijn van de 802 0 08.0 .

ιι.

temperatuur in.een grote oyen, Ook worden kleine schommelingen in de le-geringssamenstelling, zoals deze van lading.-tot-lading kunnen optreden, gemakkelijk opgenomen. 'Verder zijn de voornaamste voordelen van de nieuwe werkwijze het gemak van "bewerken in afwezigheid van een magne-5 tiseh veld en toepasbaarheid Voor legeringen, waarvoor de Curie-tempera-tuur aanzienlijk lager ligt dan de'spinodale temperatuur, welk laatste kenmerk in het bijzonder voordelig is in het geval van legeringen, waarvan dê Cur ie-t emperatuur met althans 20° C lager ligt dan de spinodale temperatuur, In het geval van Fe-Cr-Co-legeringen worden sterk magne-10 tische eigenschappen bereikt bij betrekkelijk lage cobaltgehalten, waarbij bijvoorbeeld in een legering, die 11,5 gew% Co bevat, een maximum energieprodukt (BH) van meer dan 5 MGOe, een coërcitiekracht

• 331 SIX

van 800 Oersted en een remanentie van 12000 Gauss worden bereikt. Dergelijke eigenschappen zijn vergelijkbaar met die, verkrijgbaar in 15 wijd verbreid gebruikte Fe-Al-Nf-Co-legeringen voor permanenten magne-• ten met een hoge energie, welke legeringen aanzienlijk grotere hoeveelheden Co bevatten en die een ingewikkelde magnetish veld-warmtebehande-ling vereisen,

Naast het gevolg zijn van het uitrekken van een tweefazige. ont-20 lede struktuur, kunnen verbeterde eigenschappen het gevolg zijn van andere fysische gevolgen, zoals bijvoorbeeld textuurvorming, vergrote dichtheden1 van dislocaties- en puntfouten, veroorzaakt door plastische vervorming bij betrekkelijk'lage temperaturen. Volgens H. Trauble "The Incluence of Crystal Defects on Magnetisation Process in Ferromag-25 netie Single Crystals", Magnetism and Metallurgy, Vol. 2, biz. 621, 19β9 (A. Berkowitz en E. Kneller, redacteuren) leidt een vergroting van dislocaties en puntfouten tot een.vergrote,coërcitiekracht. Bovendien kan de door vervorming teweèg gebrachte verbeterde kinetica van de faze-ontleding gedurende het uiteindeli.jk verouderen eveneens de eigenschap-30 pen verbeteren. Tenslotte dragen gevolgen, zoals korreluitrekking, verkleining van korreldiameter of -dikte en grote dichtheid van dislocaties, en punt fout en alle bij tot ..een vergrote mechanische sterkte, die in het belang van stijfheid en'stabiliteit tijdens bedrijf, een belangrijke factor kan zijn, in-.het bijzonder in dunne magneten of magneten 35 met een .kleine diameter.

Magneten, gemaakt uit de legering van .de uitvinding met door vervorming teweeg gebrachte.anisotropie kunnen bijvoorbeeld dienen als i . 12.

magnetén'in erelais, bellèn, elektro-akoestische oyerdragers, zoals luidsprekers en.telëfoónhorens.

In de volgende voorbeelden werd de voorbereiding van de legering-monsters uitgevoerd door het gebruikelijke smelten, gieten, met warmte 5 bewerken, met koude bewerken en het oplossingsontharden. Magnetische eigenschappen, overeenkomende met elk monster, zijn opgenomen in tabel I.

' Vóórbééld 1

Aan o,1 inch (2,5^ mm) diameter stangmonsters van een legering, 10 die 27 gew$ Cr, 10,5 gew^ Co en voor de rest Fe bevatte, werd een eerste verouderingsbehandeling gegeven door het gedurende een uur op 700° C houden, een onafgebroken koelen met een snelheid van 15° C per uur en een blussen. De monsters werden vervolgens vervormd door draadtrekken met als gevolg een oppervlakteverkleïning van 55% - De legering werd 15 weer verwarmd tot een temperatuur van 600° en gekoeld met snelheden, die exponentieel afnamen van 15 tot 2° C per uur tot een eindtemperatuur van 1*80° C, gëvolgd door het aan de lucht koelen.

Vóórbééld 2 "Monsterafmeting, -samenstelling en bewerking waren dezelfde als : 20 in voorbeeld 1,'behalve dat het in zadels lassen werd gebruikt in plaats van het draad trekken.

' "Vóórbééld 3 0,1 Inch (2,5^mm) diameter stangmonsters van een lege ring, die 33 gew^ Cr, 11,5 gew^'Co en voor de rest Fe bevatte, werden 25 op 680° C gehouden gedurende 30 minuten, onafgebroken afgekoeld tot 600° C met een snelheid van 1i0° C per uur en met water gekoeld. De monsters werden onderworpen aan draad trekken met als gevolg een verkleining in'oppervlakte van 67%, en aan een laatste verouderings-warmtebe-handeling, zoals in voorbeeld 1.: 30 , ' "Vóórbééld h 0,1 Inch (2,5^ mm) diameter.stangmonsters van een legering, die 29 gew$ Cr, 13,5 gew$ Co en voor de rest Fe bevatte, werden op 680° C gehouden gedurende 30 minuten, gekoeld tot 605° C met snelheden, die afnamen van 80 tot Uo° C per uur en gedurende 30 minuten daarop gehou-35 den, voorafgaande aan het met water blussen. Na het draad trekken tot een oppervlakteverkleïning van 60%, werd een laatste verouderingsbe-handeling gegeven, zoals in voorbeeld 1.

8020980 13'

Voorbeeld 5

Een aantal 0;1 'inch. (2,5I+ mm) dikke monsters van een legering, voorzien van dezelfde samenstelling., als de legering van voorbeeld 1, werd op 660 - 720° C gehouden gedurende tijden in het bereik van 10 5 minuten tot een uur. Monsters werden voortdurend afgekoeld tot een temperatuur in het bereik van 585 - 615° C met een snelheid van 25° C per uur en met water gekoeld. Ia een tussenvervorming met als gevolg een verkleining van 50 - JOt van het oppervlak door het koud walsen, werd aan de monsters een laatste veroudering gegeven, zoals in voor-10 beeld 1.

Vóórbééld 6 0,8 Inch (20,3 mm) diameter stangen van een legering, die 33 gew$ Cr, 11,7 gew% Co en voor de rest Fe bevatte, werden op 680° C gehouden gedurende een uur, onafgebroken gekoeld met een snelheid van 15 H0° C per uur tot 605° C, gekoeld tot 1+00° C en warm in zadels gesmeed bij die temperatuur tot 0,50 inch (12,7 mm) diameter stangen met als gevolg een oppervlakteverkleining van fat·, en aan de lucht gekoeld. Een laatste verouderingswarmtebehandeling werd gegeven zoals in voorbeeld 1. „ 20 ' Vóórbééld'7

Aan 0 a inch (2,5*1 mm) diameter monsters van een legering, die 30 gew^'Cr, 10 gew$ Co, 0,7 gew% Si en voor de rest Fe bevatte, werd een eerste verouderingsbehandeling gegeven door het op 670° C houden, het onafgebroken afkoelen met een snelheid van 15° C per uur en het blussen.

25 Monsters werden vervormd door draadtrekken met als gevolg een oppervlakteverkleining van 60$, weer verwarmd tot een temperatuur van 600° en gekoeld met snelheden, die exponentieel afnamen van 15 - 2° C per uur tot een eindtemperatuur van *+80° C.

' 'Vóórbééld 8 30 0,1 Inch (2,5*1 mm) diameter stangmonsters van een legering, die 25 gew^'Cr, 8 gew$ Co, 1,3 gew$'Si en voor de rest Fe bevatte, werden bewerkt,, zoals beschreven in voorbeeld 7· ‘ ‘Vóórbééld 9 0,1 Inch (2,5*1 mm) diameter stangmonsters van een legering, die 35 29 gew$'0r, 15 gew$ co, 1 gew% Al, 0,*i gew$ Zr en voor de rest Fe be vatte, werden bewerkt zoals beschreven in voorbeeld 7, behalve dat het eerste koelen plaats vond met een snelheid van 50° C per uur, en het 8020080 Τ4 uiteindelijke koelen plaats vond met snelheden, die afnamen van 30 -2° C per uur.

Vóórbééld '10 0,1 Inch (2,54 mm) diameter stangmonsters van een legering, die 5 33 gew% Cr, 7 gew% Co en voor de rest Fe bevatte, werden bewerkt door verwarming tot 650° C, onafgebroken koelen tot 590° C met een snelheid van C per uur, en blussing. Monsters werden op kamertemperatuur vervormd door draadtrekken met als gevolg een oppervlakteverkleining van 65%, opnieuw verwarmd tot 505° C en onafgebroken gekoeld tot 500° C met 10 een snelheid van 8° C per uur.

'TABEL I

Voorbeeld B . B /B H (BH) r r s c max

Cause Oersted MGOe 1 133000 0,99 500 4,2 15 '2 13200 ' 0,98 1 1*50 3,4 3 12000 0,99 785 5,3 4 13000 0,99 570 L- ,8 5 12500 ' 0,91 450 3,1 6 11780 0,99 660 4,5

PO

7 117001 0,98 500 4,2 8 12210. 0,98 250 2,0 9 12600 0,98 47Ο 3,7 10 11900 0,99 46o 3,5 8020080

Claims (8)

1. Werkwijze' voor het produceren van een magnetisch voorwerp, welke werkwijze het behandelen omvat van een legering voor het verbeteren van zijn magnetische eigenschappen, welke legering een kenmerkende temperatuur heeft, aangeduid als T , zodat de legering zich in 5 · · · ' een vaste, in hoofdzaak enkelfazige toestand bevindt öp temperaturen in een eerste temperatuursbereik, waarvan de onderste grens gelijk is aan lij,. en dat de legering zich in een veelfazige toestand bevindt op temperaturen in een tweede temperatuursbereik, waarvan de bovenste grens gelijk ia aan , welke behandeling de stappen omvat van a) het in de 1Π . · · legering ontwikkelen van deeltjes van een sterk magnetische faze door het geregeld verlagen van de. temperatuur van de legering vanaf een eerste temperatuur in het eerste bereik naar een tweede temperatuur in het tweede bereik, en b) het ontwikkelen van magnetische anisotropie in : de legering en, naar keuze, c) het verouderen van de legering, gekenmerkt J door het uitvoeren van het ontwikkelen van de magnetische anisotropie door· het onderwerpen van de legering aan plastische vervorming, hetgeen een verkleining van dwarsdoorsnede-oppervlakte tot gevolg heeft van althans 30% wanneer de temperatuur van de legering zich in het tweede bereik bevindt, waardoor de deeltjes worden vervormd met als gevolg een on .... deeltjesdikte in het bereik van 200 - 2000 Angstrom.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt door het kiezen van de legering uit Cu-Ii-Fe, Cu-Wi-Co, Fe-Al-Ni, Fe-Al-Ii-Co en Fe-Cr-Co.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2..gekenmerkt door het gedurende de plastische vervormingsstap op de tweede temperatuur houden van cLe legering. h. Werkwijze'volgens conclusie , 1 of 2 met het kenmerk, dat de lege ring, voorafgaande aan de plastische vervormingsstap wordt geblust tot een temperatuur, die geschikt is voor het uitvoeren van de plastische . vervorming, zoals de kamertemperatuur. 30 i>t Werkwijze'volgens conclusie 1 of 2 of 3 'of met het kenmerk, dat, wanneer althans 95 gew% van de samenstelling van...;de legering bestaat uit Fe, Cr en Co, waarbij het Cr-gehalte.van de legering in het bereik ligt van 20,^0 gew% van deze hoeveelheid en het Co-gehalte van de legering in het bereik ligt van 3-20, bij voorkeur 5 - 15 gew% van . 35 deze hoeveelheid, en welke legering aanvullend, althans êên ferriet-vor- '4 * mend element kan bevatten, gekozen uit 0,1 - 1 gew% Zr, 0,1 - 5 gew% Mo, 0,1 - 5 gew% V, 0,1 - 3 gew% Kb, 0,1 - 3 gew$ Al, 0,1 - 3 gew% Si en 0,1 -5 gew% W, het geregeld verlagen van de temperatuur van de legering vanaf de eerste naar de tweede temperatuur wordt uitgevoerd 5 met een snelheid, die over in hoofdzaak het gehele bereik van temperaturen tussen de eerste temperatuur en de tweede temperatuur in het bereik ligt van 0,5 - 100,0, bij voorkeur van 1 - 60° C per uur.

6. Werkwijze volgens conclusie 5 in samenhang met conclusie 3, gekenmerkt door het uitvoeren van de plastische vervormingsstap, wanneer : 10. de tweede temperatuur in het bereik ligt van 575 - 625° C.

7· Werkwijze volgens conclusie 5 of 6 gekenmerkt, door het uitvoe ren van het verouderen van.de legering na de plastische vervormingsstap door het verlagen van de temperatuur van de legering vanaf een tweede temperatuur in het bereik van 575 - 6250 C naar een derde 15 temperatuur in het bereik van V/O - 570° C met een snelheid, die over in hoofdzaak het gehele bereik van temperaturen tussen de tweede en de derde temperatuur, loopt van 2 - 30° C per uur.

8. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6 of 7 gekenmerkt door het be- ; ginnen met het geregeld verlagen van de temperatuur (stap a) vanaf 20 een eerste temperatuur, die bij voorkeur in het bereik ligt van 650 -775° C.

9· Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies 1-8 geken merkt door het a) in hoofdzaak rechtlijnig of b) in hoofdzaak exponentieel uitvoeren van het verlagen van de temperatuur vanaf de eerste tempera-25 tuur naar de tweede temperatuur.

10. Magnetisch voorwerp, dat een lichaam omvat van een legering, die een kenmerkende temperatuur heeft, zodat de legering zich in een vaste, in hoofdzaak enkelfazige toestand bevindt op temperaturen binnen een bereik boven , en in een veelfazige toestand op temperaturen bin-30 nen een tweede bereik beneden , met het kenmerk, dat de microstruk- tuur en de korrels van de legering worden uitgerekt ten opzichte van een niet-behandelde legering voor het zodoende hebben van een slankheid in het bereik van 1 : 1,7 tot 1 : 20, waardoor de legering een coërcitie-kracht heeft in het bereik van 100 - I500 Oersted, een remanentie in het 35 bereik van 9000 - 1^000 gauss, een vierkantsfactor van remanentie tot verzadiging van althans 0,9 en een maximum energieprodukt in het bereik van 0,6 - 8 MGOe. 80 2 0,0 8 0.