Текстуры в металлах и сплавах

Кудрявцев И.П.

Металлургия, 1965 г.

ТЕКСТУРОВАННЫЕ  МАГНИТНЫЕ  МАТЕРИАЛЫ

Использование магнитных материалов с преимущественной ориентировкой зерен целесообразно в том случае, если достаточно велика константа магнитной анизотропии К. Наиболее распространенными из них являются магнитномягкие материалы — электротехническая сталь (Fe — Si) и пермаллой с прямоугольной петлей гистерезиса 50 НП, а также магнитнотвердые — литые со столбчатой структурой, текстурованные деформируемые Fe — Со — V, Fe — Ni — Мn и Fe — Cr — Ni. В последнее время созданы магнитострикционные сплавы, высокие свойства которых обусловлены наличием преимущественной ориентировки зерен.

Электротехническая сталь — самый распространенный в электротехнике материал для магнитопроводов. Известно, что потребности в электротехнической стали увеличиваются приблизительно пропорционально выработке электроэнергии, которая в свою ючередь непрерывно растет. Так, энергоемкость промышленности к концу текущего семилетия увеличится в 2,2 раза, а головую выработку электроэнергии намечено довести до 1800— 1870 млрд. Мдж (500—520 млрд. квт • ч). Удовлетворить возрастающие потребности промышленности в электротехническом материале можно, во-первых, увеличивая общин объем его производства, и, во-вторых, улучшая его качество, чего можно достигнуть путем перехода от малотекстурованной горячекатаной к холоднокатаной электротехнической стали.

Трудности в использовании холоднокатаной электротехнической стали связаны с конструированием магнитопроводов, в которых направление магнитного потока совпадало бы с направлением легкого намагничивания на возможно большем участке.

Лучше всего это удается в трансформаторах с ленточными сердечниками.

Данные сорта электротехнической стали целесообразно применять также в электрических машинах с магнитопроводами сегментной сборки [668]. Так, в крупных турбогенераторах (~ 100—200 тыс. кет) при использовании 'Вместо горячекатаной стали холоднокатаной потери уменьшаются на 25—35%. В асинхронных двигателях мощностью 0,6—-100 квт, которые являются главными потребителями электроэнергии ,з промышленности, указанная замена приводит к снижению потерь не меньше, чем на 40% [669]. Этот перечень преимуществ текстурованной холоднокатаной электротехнической стали перед горячекатаной можно продолжить [670—678]. Необходимая текстура рекристаллизации создается комбинированием холодных прокаток и отжигов листового материала [61, 679, 680].

Потребности производства обусловили также разработку технологии производства анизотропной толстолистовой (1 мм) текстурованной электротехнической стали [681]. Для нужд электромашиностроения (производства динамомашин) выпускается холоднокатаная малотекстурованная электротехническая сталь, имеющая более низкие удельные потери и более высокую магнитную индукцию, чем горячекатаная, а также отличающаяся меньшей хрупкостью [682—684]. Так, опыты на заводе «Динамо» показали, что потери при использовании холоднокатаной стали снижаются на 10%, а по данным завода «Уралэлектроаппарат»— в 1,5—1,7 раза.

Методики получения этих материалов разрабатывались путем эмпирического подбора режимов обработок, что существенно затрудняло работу. Таким же способом проводились работы по созданию материала, который имел в листе два направления легкого намагничивания, т. е. так называемую кубическую текстуру. С использованием такого материала открываются гораздо большие возможности для инженерного решения конструкций магнитопроводов, а также улучшения эксплуатационных характеристик электрических машин [685].

Кристаллографически текстурованные сплавы с прямоугольной петлей гистерезиса также имеют большое значение. В связи с широкой автоматизацией производства появилась необходимость в создании ряда сплавов, обладающих при перемагничивании в определенном направлении прямоугольной петлей гистерезиса. Такие сплавы нашли широкое применение в магнитных усилителях, контактных преобразователях, приборах ограничения напряжения и т. д., где они заменили электротехническую сталь. В сплаве 50НП (50% Ni —50% Fe) прямоугольность петли гистерезиса создается за счет кристаллографической текстуры» получаемой в результате холодных прокаток и отжигов. Если у сплава А (79% Ni, 5% Mo, остальное — Fe), прямоугольность петли составляет ~ 40—50%, то у сплава 50НП она доходит до ~ 90%.

В настоящее время серьезную проблему представляет получение необходимой кристаллографической текстуры в сверхтонких листах сплава 50НП.