Аморфный сплав с высокой начальной магнитной проницаемостью

 

Изобретение относится к металлургии. Высокая начальная магнитная проницаемость материала, используемого в качестве сердечника трансформатора тока в счетчиках электроэнергии, обеспечивает повышенную точность работы прибора. В сплаве по изобретению отношение кремния к сумме элементов кремний и бор составляет 0,55 - 0,60 при следующем соотношении компонентов, ат. % : железо 3 - 4; хром 3 - 4; кремний 13 - 19; бор 10 - 14; кобальт остальное, сумма кремний и бор 26 - 30, что позволяет повысить начальную магнитную проницаемость. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии.

Высокая начальная магнитная проницаемость материала, из которого изготавливают сердечники трансформаторов тока, позволяет достигнуть высокой точности работы прибора. Ранее для изготовления сердечников применяли трансформаторную сталь с начальной магнитной проницаемостью _o = 1000-3000, ферриты с _o = 3000-10000 или пермаллой с _o = 25000-30000.

Более высокие значения начальной магнитной проницаемости можно достигнуть в аморфных сплавах на основе кобальта. В целом область применения аморфных сплавов широка и в соответствии с ней к магнитным свойствам сплавов предъявляют разнообразные требования. Для магнитных головок необходима высокая магнитная проницаемость в широкой области частот, для магнитных усилителей - низкая коэрцитивная сила и высокая прямоугольность петли магнитного гистерезиса, для трансформаторов строчной развертки - высокая индукция насыщения и магнитная проницаемость и так далее. Поэтому каждый аморфный сплав узкого назначения имеет свой химический состав, интервалы содержания отдельных элементов и их соотношения.

Аморфные сплавы, близкие к заявляемому по химическому составу, содержащие кобальт, железо, хром, кремний и бор, вследствие своей специализации обладают рядом нежелательных признаков. К ним относится относительно высокое содержание железа (более 4 ат. % ) и относительно низкое содержание хрома (менее 3 ат. % ). Регламентация содержания кремния и бора в виде интервала по сумме этих элементов, по каждому элементу отдельно или по обоим этим условиям одновременно не позволяет достигнуть высокой начальной магнитной проницаемости в аналогичных сплавах.

Более близким техническим решением обладает сплав на основе кобальта, содержащий железо, хром, кремний и бор, в котором кроме интервала для суммы элементов кремний и бор вводится интервал для отношения Si/(Si+В)= 0,40-0,55. В качестве прототипа выбран аналогичный предыдущему сплав, имеющий более широкий интервал по сумме элементов кремний и бор, и обладающий общей формулой (Со_1-х-yFe_хXCr_y)_100-z (Si_аВ_1-а)z, где х= 0-0,1; y= 0,05-0,2; z= 20-30; а= 0,40-0,55, причем а представляет отношение содержания кремния к сумме элементов кремний и бор. Указанный сплав используется в магнитных усилителях, т. е. имеет высокую прямоугольность петли магнитного гистерезиса и хорошо реагирует на термомагнитную обработку, а следовательно, обладает достаточно высокой (более 250^оС) температурой Кюри. Недостатком сплава является не достаточно высокая начальная магнитная проницаемость (для аморфных сплавов, используемых в качестве сердечников трансформаторов тока). Этот недостаток является следствием широкого круга требований, предъявляемых к сплаву для магнитных усилителей.

Для сердечников трансформатора тока, используемых в счетчиках электроэнергии, основным показателем является высокая начальная магнитная проницаемость, которая обеспечивает повышенную точность работы прибора.

Цель изобретения - повышение начальной магнитной проницаемости.

Это достигается тем, что в сплаве, содержащем кобальт, железо, хром, кремний и бор, отношение содержания кремния к сумме элементов кремний и бор составляет 0,55-0,60 при следующем соотношении компонентов, ат. % : Fе 3-4; Сr 3-4; Si 13-19; В 10-14; Со - остальное, причем (Si+В) 26-30.

Содержание железа выбрано не ниже 3 ат. % , чтобы обеспечить близкую к нулю магнитострикцию. Содержание хрома взято относительно высоким, чтобы улучшить термическую стабильность магнитных свойств и коррозионную стойкость сплава. Высокое содержание аморфизующих элементов (Si+В)= 26-30 ат. % и повышенное содержание хрома позволяет получить температуру Кюри сплава ниже 200^оС. Низкая температура Кюри сводит к минимуму локальную стабилизацию доменных границ при охлаждении сплава в процессе термической обработки, что повышает начальную магнитную проницаемость. Исследования показали, что начальную магнитную проницаемость можно увеличить за счет роста отношения Si/(Si+В) до 0,55-0,60 при сохранении всех указанных условий. Предлагаемый сплав имеет высокую температуру кристаллизации 560 10^оС, низкие магнитные потери Р_0,2/20= 2,5 Вт/кг и относительно низкую магнитную индукцию насыщения В₈₀₀= 0,48 Тл при близкой к нулю магнитострикции.

П р и м е р. Выплавляли пять сплавов с содержанием химических элементов, указанных в таблице. Разливку производили на уcтановке типа "Сириуc". Толщина полученной аморфной ленты составляла 25 3 мкм. Измеряли температуру Кюри и начальную магнитную проницаемость в постоянном магнитном поле 0,08 А/м после отжига образцов без магнитного поля.

Из таблицы следует, что сплавы 2-4, находящиеся в пределах предлагаемого состава, обладают наибольшей начальной магнитной проницаемостью. (56) Заявка Японии N 59-179751, кл. С 22 С 19/07, 1984.

Заявка Японии N 59-8535, кл. С 22 С 19/05, 1984.

Формула изобретения

АМОРФНЫЙ СПЛАВ С ВЫСОКОЙ НАЧАЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ на основе кобальта, содержащий железо, хром, кремний и бор, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, ат. % : Железо 3 - 4 Хром 3 - 4 Кремний 13 - 19 Бор 10 - 14 Кобальт Остальное причем сумма кремния и бора составляет 26 - 30 ат. % , а отношение содержания кремния к этой сумме составляет 0,55 - 0,60.

РИСУНКИ

Рисунок 1