سنتز آلیاژ آمورف پایه آهن-كبالت مغناطیسی با تركیب شیمیایی Fe28Co20Ti14Al14B12P5.6C4.8Si1.6با افزودن ترتیبی عناصر در روش آلیاژسازی مكانیكی
Synthesis of magnetic amorphous alloy with Fe28Co20Ti14Al14B12P5.6C4.8Si1.6 composition by systematic addition of elements in mechanical alloying

خلاصه اختراع :

آلیاژهای آمورف پایه آهن به دلیل داشتن خواصی نظیر خواص مغناطیسی نرم مطلوب، استحكام بالا، سختی بسیار بالا و مقاومت به خوردگی مطلوب و از همه مهم‌تر قیمت كم، مورد توجه زیادی قرارگرفته اند. مهم‌ترین چالشی كه در خصوص آلیاژهای آمورف پایه آهن وجود دارد، قابلیت تشكیل ساختار آمورف بسیار كم در آن ها است. این چالش، در آلیاژهای پایه آهن مغناطیسی بیشتر هم خواهد بود، زیرا عناصری كه سبب افزایش قابلیت تشكیل ساختار آمورف می شوند، سبب افت رفتار مغناطیسی خواهند شد و بر عكس. یكی از مهم‌ترین سیستم‌های آلیاژی پایه آهن، آلیاژهای آمورف آهن-كبالت هستند كه به دلیل داشتن خواص مغناطیسی نرم برجسته نظیر میدان وادارندگی (Hc) خیلی كم و تراوایی مغناطیسی (µ) و مغناطش اشباع (Ms) زیاد، كاربردهای گسترده‌ای را در حوزه مغناطیس ازجمله هسته ترانسفورماتورها، حسگرهای مغناطیسی و غیره پیدا كرده‌اند. روش های ساخت زیادی برای سنتز آلیاژهای آمورف وجود دارد كه مهترین و ارزان ترین این روش ها، روش آلیاژسازی مكانیكی است. آلیاژهای پایه آهن-كبالت به دلیل تشكیل سریع محلول جامد Fe-α، قابلیت تشكیل ساختار آمورف را از دست می دهند و همین امر سبب می شود كه دستیابی به ساختار آمورف در این آلیاژها بسیار مشكل باشد. در این اختراع، با استفاده از ایده ی افزودن ترتیبی عناصر و مدیریت فازهایی كه در فرایند آلیاژسازی مكانیكی تشكیل می شوند، دستیابی به ساختار آمورف با خواص مغناطیسی مناسب در آلیاژ Fe28Co20Ti14Al14B12P5.6C4.8Si1.6 حاصل شده است به این صورت كه ابتدا آلیاژسازی مكانیكی مخلوط Fe50Ti25Al25 تا 10 ساعت صورت گرفت، سپس عناصر شبه فلزی B، P، Si و C اضافه شد و تا زمان 40 ساعت آلیاژسازی مكانیكی ادامه یافت. سپس، مقدار 20 درصد اتمی عنصر كبالت اضافه شد و آلیاژسازی مكانیكی 20 ساعت (در مجموع 60 ساعت) ادامه یافت. این عملیات منجر به تشكیل ساختار آمورف شد. این در حالی است كه بدون رعایت این روند، ساختار آمورف حتی پس از 100 ساعت آلیاژسازی مكانیكی بدست نیامد.