Ötvözetek mágneses tulajdonságú fázisainak vizsgálata a hiperbolikus modell alkalmazásával Dr. Mészáros István egyetemi docens Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Anyagtudomány és Technológia Tanszék AGY 4, Kecskemét, 2008.

R. Bozorth: Ferromagnetism Normál mágnesezési görbe

A hiperbolikus modell alkalmazása mágneses fázisokra bontásra Model Based Data Evaluation (MBDE) Mészáros Szimmetrikus belső (minor) hurkok mérése. 2.Normál mágnesezési görbe. 3.Többfázisú hiperbolikus modell (MHM) illesztése a normál görbére. 4.A mágnesezési görbék felbontása (dekompozíció). 5.A komponensek hiszterézis görbéinek számítása (minor+telítési). Irreverzibilis fázisok és reverzibilis fázis (légrés).

Többfázisú hiperbolikus modell (MHM) Bármely hiszterézis hurok előállítható a hiszterézismentes görbe egyidejű α i vízszintes és β függőleges szimmetrikus eltolásával. Előnyei: Fizikai háttér Minden illesztőparaméternek egyértelmű fizikai jelentése van Kis számú illesztő paraméter

Normál mágnesezési görbe

Mérési összeállítás AC permeameter, detektor tekercs a mintán Szimmetrikus belső (minor) hurkok sorozatának mérése Mért minor hurkok száma: 200 Gerjesztés: szinusos (H), 5 Hz H max = 2150 A/m Hiszteresis hurkok: 1000 pont pár Akkomodációs késleltetés: 5 sec

A vizsgálat célja: Kísérleti mintasorozatokon annak igazolása, hogy a több mágnesezhető (ferro- ill. ferrimágneses) fázist tartalmazó ötvözetek esetén a mágneses mérések eredményeiből a mágnesezhető fázisok relatív mennyisége és ezek mágneses tulajdonságai teljes mértékben meghatározhatóak. Kiértékelés (fázis dekompozíció): hiperbolikus modell több fázisú rendszerekre.

Vizsgált minták (lemez) Sample name DescriptionMeasured coercive field (A/m) Cross section (mm 2 ) S4 Low carbon steel (AISI 1010) annealed266 (265)15.28 S6 Medium carbon steel (AISI 1050) cold rolled 308 (301)15.28 S8 High carbon steel (AISI 1074) cold rolled 555 (567)20.13 S11 Permalloy (Fe-76%Ni) cold rolled172 (165)9.7 S13 Medium carbon steel (AISI 1050) annealed 336 (321)6.35 S17 High carbon steel (AISI 1080) normalized 513 (503)7.98

Vizsgát minta összeállítások (27 kombináció) Néhány példa: S6 + S17 S4 + S17 S6 + S8 S11 + S13 S11 + 2*S13 …

Méréssel meghatározott normál mágnesezési görbe S6+S17 minták

A mérési eredményekre illesztett, a hiperbolikus modell szerinti, elméleti görbe

S6+S17

1. Fázis (S17) irreverzibilis 48,2 vol% Hc=444,4 A/m

S6+S17 2. Fázis (S6) irreverzibilis 24,9 vol% Hc=156,1 A/m

S6+S17 minta eredményei MBDE fázis dekompozíció eredménye: S6Hc=156,1 A/m65,9 vol% S17Hc=444,4 A/m34,1 vol% S6Hc=160 A/m15,28 mm265,7 vol% S17Hc=426,8 A/m7,98 mm234,3 vol% MBDE kiértékelés MérésMinta geometriából számolva

Alloy S6 + S17 S4 + S17 S6 + S8 S11 + S132xS11 + S13 exp calc Hc A/m Hc 1 A/m Hc 2 A/m B r T A1/A

TRIP-acélok (Transformation Induced Plasticity) Tipikus szövetszerkezet: - ferrit~ 50 tf% - bénit~ 35 tf% - ausztenit~ max. 15 tf% Szabó Péter János BME ATT 2007.

TRIP 17

1.komponens irreverzibilis 6,7 vol% Xc=5,05 Hc=1217,7 A/m Martenzit

TRIP komponens irreverzibilis 49,2 vol% Xc=3,11 Hc=749,1 A/m Ferrit (alakított)

TRIP komponens irreverzibilis 44,1 vol% Xc=4,47 Hc=949,5 A/m Bénit (alakított)

TRIP komponens reverzibilis Xc=0 Hc=0 A/m

A mágneses NDE mérések tipikus problémái: - Mágnesező járom járuléka - Légrés hatása (lift-off) - Nem érjük el a telítési állapotot

A mágnesezési görbék dekompozíciója

A hiszterézis görbék dekompozíciója

Eredmények A minta meghatározott mágnesezési görbéi függetlenek: a légréstől (lift-off) (0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9; 1 mm) a mágnesező járom (mérőfej) mágneses tulajdonságaitól. (lemezelt FeSi, MnZn ferrit, tömör lágyvas) A minta telítési mágnesezési jellemzői extrapolációval meghatározhatók.

Eredmények, összefoglalás Bevezettem a módosított hiperbolikus modellt és kiterjesztettem azt a több ferro/ferrimágneses fázist tartalmazó rendszerekre. Bevezettem egy új a hiperbolikus modellen alapuló mérés kiértékelési módszert (MBDE). Kísérleti mintasorozaton igazoltam, hogy az MBDE alkalmazható a több mágneses fázist tartalmazó fémtani rendszereket felépítő fázisok mágneses tulajdonságainak és a relatív fázisarányuk meghatározására. Igazoltam, hogy a fázisok mágnesek hozzájárulása lineárisan kombinálható. (Maxwell-féle szuper pozíciós elv alkalmazható a mágnesezési görbékre.)

Köszönöm a figyelmet!

Nanokristályos mag vizsgálata Vitroperm 800 Vacuumschmelze Magnetec Fe 74 Cu 1 Nb 3 Si 15 B Vol% nanokristályos fázis (Finemet, 545 o C/1h, ROUND)

Vitroperm 800 B m = 1,26 T H c = 1,02 A/m µ 0 = µ max =

1.Irrev. fázis Amorf 55,1 Vol% H c = 1,88 A/m µ 0 = µ max =

2. Irrev. fázis Nanokristályos 44,9 Vol% H c = 0,95 A/m µ 0 = µ max =