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

مشخصات

عنوان:

فناوری نوارهای مغناطیسی آمورف عریض به روش PFC



گروه تخصصی:  فنی و مهندسی

سازمان مجری:  پژوهشکده توسعه تکنولوژی 

گروه پژوهشی: متالوژی

پژوهشگران: 
جزایری قره باغ علی (مسئول طرح)
میرزایی سیما (همکار طرح)
بینش بهزاد (همکار طرح)
اصفهانی مهسا (همکار طرح)
کیانی مهدی (همکار طرح)
آرونی حصاری حمید (همکار طرح)
بختیاری رضا (همکار طرح)

تاریخ خاتمه:  آذر 1390

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:

روش تولید نوارهای عریض آمورف، فناوری انجماد سریع به روش ریخته ریسی نوارهای عریض (PFC) (Planar Flow Casting) می باشد. در این فرایند تک مرحله ای، نوارهای نازک فلزی به ضخامت حدود 30 میکرومتر و پهنای مورد نظر، بطور مستقیم از مذاب ریخته گری می شوند به طوری که به دلیل سرد شدن سریع مذاب، در محدوده 105-106 0C/s، اتمهای مذاب فرصت لازم جهت تشکیل شبکه بلوری در فاز جامد را نداشته و ساختار اتمی بدون نظم و تناوب کریستالی (ساختار آمورف) را تشکیل می دهند.
در فرایند ریخته ریسی نوارهای عریض، مذاب خروجی از نازلی با شکاف مستطیل شکل، که در آن پهنای شکاف کمتر از 1 میلیمتر بوده و طول آن برابر با پهنای نوار تولیدی است، بر روی سطح خارجی یک دیسک مبرد قرار گرفته و حوضچه مذاب پایداری را بین سطوح پایینی جداره های شکاف نازل و سطح دیسک مبرد تشکیل می دهد. به محض تماس مذاب با دیسک مبرد، لایه نازکی بر روی مبرد تشکیل شده و با چرخش مبرد، نوار پیوسته ای به طور مداوم از زیر حوضچه مذاب خارج شده و در اثر نیروی گریز از مرکز از دیسک جدا می شود
.
در تحقیق حاضر، با اعمال تغییراتی در سیستم نگهدارنده نازل، کاربری دستگاه مذاب ریسی با دیسک مبرد موجود دو منظوره شده و امکان ریخته ریسی نوارهای عریض فراهم شد. سپس نازل هایی از جنس کوارتز و نیترید بور، با پهنا و طول شکاف به ترتیب
0.4 و 10 میلیمتر طراحی و ساخته شده و با انجام بیش از دویست آزمایش ریخته ریسی و اصلاح طرح اولیه نازل بعد از هر سری آزمایشات، محدوده بهینه پارامترهای فرایند، از جمله سرعت خطی دیسک، فشار تزریق مذاب، فاصله سطوح پایینی جداره های اول و دوم شکاف نازل تا سطح دیسک برای ریخته گری نوارهایی با کیفیت و مشخصات ابعادی مطلوب تعیین شد و در نهایت با انجام آزمایشات پی در پی موفق، نوارهایی به ضخامت 22 میکرومتر و پهنای 10 میلیمتر با کیفیت سطحی و انعطاف پذیری عالی تولید شد.
بررسی ریزساختار و خواص مغناطیسی نوارهای ریخته ریسی شده از آلیاژ Co68.15Fe4.35Si12.5B15 (Unitika) به روش های پراش اشعه (XRD) X و Hysteresisgraph مشخص ساخت که نوارها دارای ساختار کاملا آمورف و خواص نرم مغناطیسی عالی از جمله نیروی پسماندزدای مغناطیسی 0.67A/m و نفوذپذیری ماکزیمم بیش از 220000 هستند.



کلیدواژگان: CoFeSiB، Unitika، ریخته ریسی نوارهای عریض، آمورف، نرم مغناطیسی، انجماد سریع

 
 
Title:

Technology of Wide Amorphous Magnetic Ribbons by Planar Flow Casting



Abstract:

Wide amorphous ribbons are produced by rapid solidification processing via Planar Flow Casting method. In this single step process, thin metallic ribbons with a thickness of 30µm and optional width, are directly casted from the melt. In this process the liquid atoms do not have enough time to form a crystalline lattice in the solid state and form an amorphous structure because of high cooling rate of the molten metal, ranging from 105 to 106oC/s.
In the Planar Flow Casting process, the molten metal is allowed to flow through the rectangular slit, with a width of less than 1mm, onto a circumferential surface of a rotating chill wheel and forms a stable melt puddle in the narrow gap between the nozzle and the rotating substrate. Then a thin layer is rapidly solidified on the substrate from the melt puddle and forms a continuous ribbon and slips out of the wheel under the action of the centrifugal force.
In the present research, firstly some changes were applied to the nozzle holding system of the present melt spinning apparatus, such that it became capable of producing wide ribbons. Then some quartz and BN nozzles were designed and manufactured. Afterwards by performing more than 200 experiments, the optimum range of processing parameters such as wheel speed, ejection pressure and nozzle to substrate gap distance, were determined in order to produce high quality ribbons. Finally during successful consecutive experiments, high quality and flexible wide ribbons with a thickness and width of 22µm and 10mm were produced, respectively.
The microstructure and soft magnetic properties of rapidly solidified Co68.15Fe4.35Si12.5B15 (Unitika) ribbons were studied using X-ray diffractometry (XRD) and Hysteresisgraph. The results revealed that the produced ribbons were completely amorphous and possessed excellent soft magnetic properties such as coercive force of 0.67A/m and maximum permeability of higher than 220000.



Keyword(s): CoFeSiB, Unitika, Planar Flow Casting, Amorphous, Soft Magnetic Ribbons, Rapid Solidification