برای اطلاع از آخرین مقالات علمی و اخبار کرونا(COVID-19) کلیک کنید

مشخصات

عنوان:

تاثیر Si و B بر ریزساختار و خواص مغناطیسی نوارهای انجماد سریع یافته پایه کبالت



گروه تخصصی: 

سازمان مجری:  پژوهشکده توسعه تکنولوژی 

گروه پژوهشی: پژوهشی متالورژی

پژوهشگران: 
جزایری قره باغ علی (مسئول طرح)
رضایی محمدرضا (همکار طرح)
ملا جواد (همکار طرح)
پورعبدلی مهدی (همکار طرح)
بازدار محمد (همکار طرح)

تاریخ خاتمه:  مهر 1386

کارفرما: 

خروجی طرح: 
 
تلفن: 66043905-021

نشانی سازمان مجری: تهران، خیابان آزادی ضلع شمالی دانشگاه صنعتی شریف خیابان شهید قاسمی، پلاک 79 صندوق پستی: 686-13445
 

چکیده:

آلیاژهای مغناطیسی آمورف پایه کبالت کاربردهای وسیعی در هسته ترانسفورماتورها، جداکننده ها و حفاظ-های مغناطیسی، حسگرها، درایو دیسک کامپیوترها، برچسب های سیستم حفاظت الکترومغناطیسی کالا، تجهیزات ماهواره ای و غیره دارند. این آلیاژها به دلیل نفوذپذیری بسیار زیاد، وادارندگی ناچیز، قابلیت دستیابی به تغییر بعدمغناطیسی نزدیک به صفر، مقاومت الکتریکی بالا، استحکام تسلیم زیاد و مقاومت به خوردگی خوب، جذابیت های بسیاری برای کاربرد به عنوان مواد مغناطیسی نرم پیدا کرده اند. این آلیاژها غالباً حاوی حداقل یکی از عناصر (Fe و Ni) و حداقل یک عنصر شبه فلزی (Si، B، P و C) بوده و به روش انجماد سریع تولید می شوند. برای بهبود خواص این آلیاژها ممکن است عناصر دیگری نیز به آنها اضافه شود.
در این پژوهش شمش های آلیاژی پایه کبالت حاوی 5 درصد اتمی آهن با درصدهای مختلفی از
Si و B در کوره ذوب القایی تحت اتمسفر محافظ تهیه شده و به روش ذوب ریسی نوارهای نازکی از آنها تولید شده است. تاثیر میزان Si و B بر ریزساختار شمش های آلیاژی با استفاده از روشهای میکروسکوپی نوری و میکروسکوپ الکترونی مروری (SEM) و تفرق اشعه ایکس XRD بررسی گردید. همچنین اثر این عناصر بر قابلیت آمورف شدن نوارهای ذوب ریسی شده با استفاده از روش XRD و نیز بر خواص مغناطیسی (Hc، Bs و Br) آنها به کمک دستگاه هیسترزیس گراف مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است.
با افزودن عناصر
Si و B به آلیاژهای پایه کبالت حاوی آهن، فازهای تشکیل شده در شمش ها  عمدتا شامل محلول جامد غنی از کبالت و ترکیبات بین فلزی (X»2) CoxSi و (2<Y<4) CoyB می باشند که البته در تمامی این فازها همواره موقعیت تعدادی از اتمهای کبالت در شبکه کریستالی، توسط اتمهای آهن اشغال شده است. در این آلیاژها عنصر B از اثر قابل ملاحظه تر نسبت به Si برخوردار است. بطوریکه افزایش B از 10 به 15درصد اتمی، حذف کامل فاز دندریتی پایه کبالت را بهمراه دارد.
نتایج بررسی های ساختاری نوارهای
Co-Fe-Si-B انجماد سریع یافته نشان داد که هر چه مقدار مجموع عناصر شبه فلزی Si و B و همچنین نسبت SiB به بالاتر باشد، میزان آمورف شدن و نیزکیفیت ظاهری نوارهای ذوب ریسی شده بهبود می یابد. آزمایشات خواص مغناطیسی نیز نشان داد که با افزایش مقدار Si و B، نیروی وادارنده مغناطیسی Hc و مغناطش (القای) اشباع Ms (Bs) نوارهای تولید شده کاهش پیدا می کنند. همچنین به دلیل تاثیر کمتر بور در کاهش مغناطش اشباع، در آلیاژهای با مقدار مجموع Si و B برابر، افزایش نسبت B/Si سبب افزایش مغناطش اشباع و پسماند می شود.



کلیدواژگان:

 
 
Title:

The Effects of Si and B Additions on the Structures and Magnetic Properties of Rapidly Solidified Co-based Alloys



Abstract:

Amorphous cobalt-base magnetic alloys have found wide applications in transformers, magnetic shields and separators, sensors, computer disk drives, electromagnetic article surveillance systems, satellite components, etc. due to their outstanding properties. These soft magnetic alloys have very attractive properties; namely, relatively high saturation magnetization, very high permeability, significantly low coercivity, ability to achieve near-zero magnetostriction, higher curie temperature compared to Fe- and Ni-base alloys, high electrical resistivity, high yield strength, and good corrosion resistance. The amorphous cobalt-base alloys contain at least one of the elements Fe and Ni, and also at least one metalloid element (Si, B, P, C). The alloys are produced by rapid solidification processing, mainly by the melt spinning technique. Various additional elements may also be added to improve specific properties.
In this study, melt spinning technique has been employed to produce thin ribbons of cobalt-base alloys containing 5 at% Fe and various amounts of Si and B. Precursor materials for melt spinning experiments were prepared by induction melting under a protective atmosphere of argon. Such characterization techniques as Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), and Wavelength Dispersive Spectroscopy (WDS-SEM) were employed to study the influence of Si and B contents on the microstructure of ingots and ribbons. Magnetic properties of melt-spun ribbons were determined using Vibrating Sample Magnetometer (VSM) and Static Hystersisgraph.
The microstructure of quaternary ingots were found to be composed mainly of Co-based solid solution and intermediate compounds CoXSi (X?2) and CoYB (2<Y<4). In all these phases, a number of iron atoms have occupied a proportion of cobalt sites in their crystal lattice. Boron has a more significant effect compared to silicon in modification of the ingots microstructure.
Furthermore, the higher the total amounts of Si and B as well as B/Si ratio (within the investigated range), the superior the quality and amorphousness of the melt-spun ribbons. The results of magnetic property measurements revealed that an increase in boron and silicon contents of the alloys leads to a decrease in coercivity, Hc, and saturation magnetization (induction), Ms (Bs) of the ribbons. And also in constant total Si and B content, the greater the B/Si ratio, the greater the Bs and Br of melt spun ribbons.



Keyword(s):