Спосіб термомеханічної обробки мікродроту з жилою з аморфного сплаву на основі кобальту в скляній оболонці

Спосіб термомеханічної обробки мікродроту з жилою з аморфного сплаву на основі кобальту в скляній оболонці, що включає термічну обробку одержаного за методом Улітовського-Тейлора вказаного мікродроту, який відрізняється тим, що термічну обробку цього мікродроту проводять при температурі 793-803 К протягом 1770-1830 с з додатковою пластичною деформацією одноосьовим розтягуванням 125-135 МПа, яку здійснюють одночасно. UA (21) a200611142 (22) 23.10.2006 (24) 25.03.2008 (46) 25.03.2008, Бюл.№ 6, 2008 рік (72) БАШЕВ ВАЛЕРІЙ ФЕДОРОВИЧ, UA, БРЕХАРЯ ГРИГОРІЙ ПАВЛОВИЧ, UA, КУЦЕВА НАТАЛІЯ ОЛЕКС АНДРІВНА, UA, ЛАРІН ВОЛОДИМИР СЕРГІЙОВИЧ, U A (73) ДНІПРОДЗЕРЖИНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA, ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОН АЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) SU, 237 941, A, 20.11.1969 SU, 1 790 623, A3, 23.01.1993 RU, 2 123 537, C1, 20.12.1998 RU, 2 213 149, C2, 27.09.2003 RU, 2 273 680, C1, 10.04.2006 WO, 93/05904, A2, 01.04.1993 C2 2 (19) 1 3 82294 обумовлює суттєве підвищення коерцитивної сили (с.15, прототип) за рахунок появи в структурі мікрокристалічної структури у вигляді боридів кобальту на фоні залишкової аморфної матриці. Таким чином, термічна стабільність за умов обробки за прототипом є недостатньою в умовах тривалої роботи сучасних приладів особливо при підвищених температурах. Зменшення величини напружень на жилу МД з боку скляної ізоляції шляхом її стравлення також не сприяє високій термічній стабільності бістабільного МД з аморфною жилою. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу термомеханічної обробки мікродроту з жилою з аморфного сплаву на основі кобальту в скляній оболонці шляхом термічної обробки з додатковим одночасним прикладенням розтягуючого одноосьового напруження, що дозволяє отримати мікродроти з високими магнітом'якими властивостями і підвищеною термічною стійкістю, а отже підвищити довготривалість роботи пристроїв з МД в умовах високих температур експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що у способі термомеханічної обробки мікродроту з жилою з аморфного сплаву на основі кобальту в скляній оболонці, що включає його одержання за методом Улітовського-Тейлора та наступну термічну обробку, останню проводять при температурі 793-803К протягом 1770-1830с з додатковою пластичною деформацією одноосьовим розтягуванням 125-135МПа, яку здійснюють одночасно. При зростанні часу обробки більше 1830с подальший ефект поліпшення властивостей припиняється, а при зменшенні часу менше 1770с - не досягаються оптимальні значення магнітних властивостей, зокрема низької коерцитивної сили. Збільшення величини одноосьового напруження більше 140МПа супроводжується розривом жили мікродроту, а при зменшенні напруження нижче 125МПа не досягається як підвищений рівень температурної стійкості аморфного стану жили мікродроту, так і оптимальний рівень магнітом'яких властивостей (див. таблицю). Запропонований спосіб термомеханічної обробки надає сплаву нові корисні властивості: дозволяє отримати додаткове підвищення термічної стійкості аморфного стану в жилі мікродроту на 90-100К без залучення до складу сплава коштовних тугоплавких елементів. Приклад здійснення способу. Сплав складу (ат.%): Со 57,0 Fe 6,1 Ni 10,0 Si 11,0 В 15,9, був отриманий шляхом швидкісного витягування металевої жили мікродроту у скляній ізоляції з розплаву за методом УлітовськогоТейлора і мав наступні геометричні розміри (діаметр металевої жили - 12мкм; товщина скляної (пірексової) ізоляції - 10мкм). Термічну обробку з одночасним застосуванням прикладеного напруження у вигляді постійного навантаження (термомеханічна обробка - ТМО) на пучок з 80 жил МД проводили у вертикальній трубчаcтій печі довжиною 100мм. Контроль за ступенем 4 аморфізації жили МД здійснювали за допомогою дифрактометра ДРОН-2,0. Аморфний стан обумовлює магнітом'які характеристики МД на рівні: коерцитивна сила НC= 20А/м, індукція насичення BS - 0,6Тл, коефіцієнт гистерезиса К = Вr/BS = 0,6 (Br i BS - відповідно залишкова магнітна індукція та індукція насичення). Після термообробки при 623К і 723К (1800с) спостерігається зменшення Н C до 17А/м і збільшення коефіцієнта гистерезиса К до 0,75. При термообробці в мікродроті, який підданий одночасному розтягуванню 135-125МПа, значення НC зменшуються в інтервалі температур 293...803К від 20 до 14А/м, а пізніше різко збільшуються при 833К до 11000А/м. Подібна залежність Н C після відпалу при 833К пов'язана зі структурними змінами у жилі МД, які супроводжуються кристалізацією жили МД. Одноосьове розтягування, яке прикладене до жили МД у процесі термообробки, призводить до підвищення стабільності аморфного стану на 90-100К завдяки тому, що при застосуванні розтягуючого одноосьового напруження уздовж осі по радіусу жили МД виникають стискуючі напруження, які гальмують кристалізаційні процеси і підвищують, таким чином, температуру кристалізації аморфної жили МД. У таблиці наведено режими ТМО і часової обробки, які необхідні для досягнення поставленої задачі винаходу. Режими ТМО мікродроту та його магнітні в № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Температура обробки, К Вихідний 723 803 803 803 743 813 793 803 803 843 623 803 813 783 803 803 Час обробки, с 1800 1800 1860 1740 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1770 1830 Розтягуюче напруження, МРБ 135 135 135 135 135 120 140 135 125 120 130 135 135 Примітка: К* та А - відповідно кристалічний та аморфний стани м Підвищення термічної стійкості аморфного стану жили мікродроту в умовах розтягуючого напруження порівняно зі стійкістю вихідного стану без розтягуючого напруження (приклади №№2, 6, 11) підтверджується в таблиці номерами прикладів №№3, 4, 8, 10, 13, 16, 17. 5 82294 З таблиці видно, що у разі недотримання режимів ТМО заявленого способу обробки (приклади №№5, 7, 12, 14, 15 у таблиці) суттєво погіршується оптимальний рівень (НС=14А/м) магнітом'яких характеристик жили мікродроту. Мікродроти із заявлених режимів ТМО можуть бути застосовані при виготовленні надчутливих датчиків, осердь малогабаритних трансформаторів, в якості ефективних радіопоглинаючих поверхонь. Порівняно з прототипом заявлений спосіб обробки дозволяє досягти значного (на 90-100К) підвищення термічної стійкості аморфного стану у литому МД з одночасним вилученням із складу сплавів таких коштовних і дефіцитних металів, як тугоплавкі метали: Nb, Zr та інші. Це буде сприяти підвищенню довготривалості роботи пристроїв з МД в умовах високих температур експлуатації. Перевагами запропонованого способу термомеханічної обробки мікродроту з жилою з аморфного сплаву на основі кобальту в скляній оболонці є підвищення термічної стійкості аморфного стану жили МД і зменшення на 15-17% такої його магнітом'якої характеристики, як низька коерцитивна сила. 6