Управление гистерезисными свойствами в порошковых сплавах на основе системы Fe–Cr–Co

Гистерезисные сплавы на основе системы Fe–Cr–Co представляют научный и практический интерес, в первую очередь за счет технологичности изготовления, высокого уровня и температурной стабильности магнитных свойств, обеспечивающих требуемые эксплуатационные характеристики гистерезисных магнитов, такие как остаточная магнитная индукция, коэрцитивная сила и коэффициент прямоугольности петли. Целью работы являлось регулирование и стабилизация магнитных свойств гребневого сплава на основе системы Fe–Cr–Co с использованием повторного старения. Исследован магнитотвердый порошковый сплав 22Х15К4МС после закалки и многоступенчатого старения. Заготовки получены методом холодного прессования при давлении 600 МПа и последующим спеканием в вакууме. Образцы, полученные спеканием в α-фазе в присутствии жидкой фазы, образующейся при контактном плавлении, имели пористость до 1 %. Концентрационная неоднородность распределения хрома и кобальта составила 0,06–0,08. Методами электронной микроскопии определены параметры магнитной структуры сплава. Установлена связь кинетики формирования магнитной структуры при старении и уровня магнитных свойств. После старения тонкая структура сплава 22Х15К4МС представляла собой вытянутые участки α₁-фазы в матрице из α₂-фазы. После первой ступени старения средние размеры частиц α₁-фазы составляли около 124 нм в длину и порядка 44 нм в ширину и после окончательного старения не изменялись. Показана возможность регулирования магнитных свойств повторным старением без перезакалки. Установлено незначительное изменение размеров и морфологии частиц магнитной фазы в процессе старения. Определено влияние количества циклов повторного старения на стабильность магнитных свойств во времени.

1. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. Иваново: Изд-во ИГЭУ, 2008.

2. Практика и дальнейшие перспективы промышленного использования высокопрочных наноструктурных магнитотвердых сплавов системы Fe—Cr—Co. URL: http://www.ntsr.info/science/library/3201.htm (дата обращения: 18.06.2020).

3. Kaneko H., Homma M.Г., Nakamura K. New ductile permanent magnet of Fe—Cr—Co system: AIP Conf. Proc. J. Magnetism and Magnetic Materials. 1971. No. 5. P. 1088—1092.

4. Shan Taoa, Zubair Ahmad. Phase, microstructure and magnetic properties of 45.5Fe—28Cr—20Co—3Mo1.5Ti— 2Nb permanent magnet. J. Magnetism and Magnetic Materials. 2019. Vol. 469. P. 342—348.

5. Homma M., Okada M., Minowa Т., Horikoshi E. Fe—Cr— Co permanent magnet alloys heat—treated in Ridge region of the miscibility Gap. IEEE Trans. Magn. 1981. Vol. 17. No. 6. P. 3473—3478.

6. Generalova K.N. Effect of Mo and W additions on the magnetic hysteresis properties of a powder ridge alloy. Metal Sci. Heat Treat. 2020. Vol. 61. No. 9-10. P. 657—662.

7. Кекало И.Б. Физическое материаловедением прецизионных сплавов. Сплавы с особыми магнитными свойствами: М.: Металлургия, 1989.

8. Zhen Liang, Sun Xue Yin, Xu Gao, Run Sheng, Xu Ren Gen, Qin Lu Chang. Magnetic anisotropy in Fe—25Cr— 12Co—1Si alloy induced by external magnetic field. Trans. Nonferr. Met. Soc. China (Eng. еd.). 2007. Vol. 17. No. 2. P. 346—350.

9. Lin Zhang, Zhaolong Xiang, Xiaodi Li. Spinodal decomposition in Fe—25Cr—12Co alloys under the influence of high magnetic field and the effect of grain boundary. Nanomaterials. 2018. Vol. 578. No. 8. P. 1—14.

10. Green M.L., Sherwood R.C., Wong C.C. Powder metallurgy processing of Cr—Co—Fe permanent magnet alloys containing 5—25 wt. % Co. J. Appl. Phys. 1982. Vol. 53. No. 3. P. 2398—2400.

11. Анциферов В.Н., Пещеренко С.Н. Шацов А.А. Диффузионная гомогенизация порошковых материалов системы Fe—Ni—Cr—Mo. Известия вузов. Черная металлургия. 1987. No. 9. С. 65—68.

12. Жукова Э.Х. Термическая обработка и магнитные свойства холоднодеформированного сплава 30Х15К2МТ. МиТОМ. 2014. No. 2. С. 15—19.

13. Сидорова Г.В., Корнеев В.П. Исследование структурных изменений в сплаве Fe—Cr—Co на начальной стадии процесса формирования высококоэрцитивного состояния. Металлы. 1997. No. 6. С. 90—92.

14. Ряпосов И. В., Шацов A.A. Особенности легирования, структура и свойства порошкового магнитотвердого сплава с повышенными эксплуатационными характеристиками. Перспективные материалы. 2009. No. 1. С. 57—61.

15. Adams E., Hubbard W.M. Sintered magnetic alloy and method of production: Pat. 298806 (USA). 1958.

16. Rossiter P.L., Houghton M.E. Magnetic properties and microstructure of an Fe—27.5Cr—17.5Co—0.5Al alloy. Phys. Stat. Sol. A. 1978. Vol. 48. P. 71—77.

17. Okada M., Thomas G., Homma M., Kaneko H. Microstructure and magnetic properties of Fe—Cr—Co alloys. IEEE Trans. Magn. 1978. Vol. 14. No. 4. P. 245—252.

18. Ахназарова С.Л., Кафаров В.А. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: Уч. пос. М.: Высш. школа, 1985.

19. Шацов А.А. Порошковые материалы системы железо—хром—кобальт. МиТОМ. 2004. No. 4. С. 17—20.

20. Федорченко И.М., Францевич И.Н., Радомысельский И.Д. Порошковая металлургия: Материалы, технология, свойства, области применения. Киев: Наук. Думка, 1985.

21. Stoner E.C., Wohlfarth E.P. A mechanism of magnetic hysteresis in heterogenous alloys. Phil. Trans. Royal Soc. 1948. Vol. A240. P. 599—642.

22. Gao R.S., Zhen L., Shao W.Z., Sun X.Y., Zhu D.Y., Xu R.G. Magnetic stability of Fe—Cr—Co permanent magnet materials at high temperature. Mater. Sci. Forum. 2005. Vol. 475-479. Р. 2135—2138. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.475—479.2135.

23. Kaneko H., Homma M., Nakamura K., Okada M., Thomas G. Phase. diagram of Fe—Cr—Co permanent magnet system. IEEE Trans. Magn. 1977. Vol. 13. P. 1325—1327.

24. Генералова К.Н., Ряпосов И.В., Шацов А.А. Порошковые сплавы системы Fe—Cr—Co, термообработанные в области «гребня». Письма о материалах. 2017. No. 2(26). С. 133—136.