Аморфний сплав на основі заліза

Изобретение относится к металлургии, а именно к аморфным металлическим сплавам на основе железа, и может быть использовано в измерительных и контролирующих приборах, а также в аварийно-сигнальных и запорно-пусковых устройствах. Известен аморфный сплав на основе железа [1], состоящий из следующих компонентов, ат.%: Основным недостатком этого сплава является низкая коррозионная стойкость. Наиболее близким по технической сущности является сплав на основе железа [2], содержащий, ат.%: По сравнению с аналогом в слабоокислительной атмосфере этот сплав имеет более высокую коррозионную стойкость. Однако он недостаточно технологичен при получении изделий, имеет низкую прочность и не обладает высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах. В основу изобретения поставлена задача - создать аморфный сплав на основе железа, обладающий повышенной технологичностью, прочностью и коррозионной стойкостью при сохранении его высокой пластичности, склонности к аморфизации. Поставленная задача решается тем, что в сплав на основе железа, содержащий хром, бор и кремний, дополнительно вводят никель, молибден, медь, лантан при следующем соотношении компонентов, ат.%: причем суммарное содержание хрома и молибдена составляет 6,5-10, кремния и бора 18-25. Комплексное легирование сплава на основе железа дает следующие эффекты: склонность к аморфизации увеличивают бор, кремний, молибден, хром, высокую технологичность обеспечивают бор, кремний, никель, молибден, медь, хром, бор, кремний, молибден улучшают прочностные характеристики; коррозионную стойкость увеличивают хром, молибден, медь и никель. Концентрационные пределы введения легирующи х элементов при этом установлены на основании следующего. При содержании хрома менее 2 ат.%, а также суммарном содержании хрома и молибдена менее 6,5 ат.% сплав обладает пониженными прочностными характеристиками. При концентрации хрома более 7,5 ат.% технологичность сплава снижается. Склонность к аморфизации резко уменьшается, если суммарная концентрация этого элемента с молибденом превышает 10 ат.%. При содержании бора менее 10 ат.% и более 18 ат. %, кремния менее 5 ат.% и более 10 ат,% и суммарном содержании этих металлоидов менее 18 ат.% и более 25 ат.% снижает склонность сплава к аморфизации и его технологичность. При концентрации никеля менее 15 ат.% уменьшается коррозионная стойкость сплава. При введении его в сплав более 45 ат,% значительного улучшения характеристик не установлено. При содержании молибдена менее 0,5 ат.% и суммарном содержании с хромом менее 6,5 ат.% сплав менее прочен. Превышение концентрации 8 ат.% молибдена в сплаве сопровождается снижением технологичности и склонности к аморфизации сплава. При вводе в сплав менее 0,1 ат.% меди и 0 01 ат.% лантана влияние этих элементов соответственно на коррозионную стойкость и технологичность не влияет, а при концентрации более 1,5 ат.% меди и.0,05 ат.% лантана снижается склонность к аморфизации. Способ получения аморфного сплава включает выплавку предварительного сплава и резкое охлаждение расплава. Выплавка осуществлялась из ингредиентов в элементарном состоянии при помощи высокочастотной электропечи в защитной среде инертного газа. Состояние и чистота исходных составляющих соответствовали: железо карбонильное особой чистоты по ТУ 6-09-3000-78, хром электролитический ЭРХ ТУ 1-4576-76, молибден высокой частоты по ТУ 48-4-293-82, кремний монокристаллический по ТУ 48-4-293-82, бор аморфный Б99 по ТУ 6-02-923-74, никель электролитический марки НО, медь катодная ОСЧ 11-4 ЦМТУ 03-9-69. Для получения сплава в аморфном состоянии осуществлялась закалка жидкого расплава на внешней цилиндрической поверхности вращающегося диска, что позволило достичь скорости охлаждения до 106 град,/с. Этим способом возможно получение аморфных сплавов в соответствии с настоящим изобретением в виде длинных лент толщиной, например, от 5 до 50 мм. Характеристики предлагаемого аморфного сплава могут быть проиллюстрированы на конкретных примерах. С помощью описанного метода были получены аморфные сплавы составов, приведенных в табл.1, в виде лент толщиной от 15 до 40 мкм и шириной от 15 до 30 мм. Поданным рентгеновских дифракционных исследований ленты сплавов 3-17, 23, 24 по табл.1 обладали рентгеноаморфной структурой, на дифракционных картинах лент сплавов 1-2, 18-22, наблюдались линии отражений от кристаллических фаз. Склонность сплавов к аморфизации оценивалась по максимальной критической толщине лент без присутствия кристаллических фаз. Ме ханические испытания аморфных сплавов на растяжение проводились на разрывной машине Р-05 согласно стандартной методике по ГОСТ 7875-74. Пластичность материала оценивалась с помощью испытаний на изгиб между двумя параллельными пластинами и определялась величиной критической деформации ef=d(L-d), где d -толщина ленты; L расстояние между пластинами Технологичность сплава оценивалась по пятибальной системе. Наличие трещин, полостей, проколов, наплывов, обрывов ленты свидетельствовало о недостаточной технологичности сплава. При обнаружении одного из перечисленных недостатков оценку технологичности сплава снижали на единицу. Коррозионная стойкость определялась по результатам испытаний образцов после выдержки в течение 1 ч в 6Н H2SO4 при 20°С с помощью измерителя Ρ 5035, определяющего скорость электролитической коррозии сплавов в кислых средах путем контроля поляризационного сопротивления измерительного преобразователя с предварительной компенсацией сопротивления раствора и начальной ЭДС. Температура кристаллизации аморфных сплавов измерялась резистивным методом в ходе непрерывного нагрева со скоростью 10 град/мин и для предлагаемых сплавов находилась в интервале от 410 до 550°С. Как видно по табл. 2 прочность заявляемого сплава (6-13) по сравнению с известным (22-24) повысилась на 40-80 кгс/мм 2, коррозионная стойкость - более чем на 2 порядка. Технологичность заявляемого сплава по сравнению с известным увеличилась в 1,5 раза. Заявляемый сплав обладает высокой пластичностью и склонностью к аморфизации.