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Alliage magnétique doux nickel-fer



En 1917, GWElmen a découvert que l'alliage Ni-Fe (30~90) a de bonnes propriétés magnétiques douces sous des champs magnétiques faibles et moyens, et la perméabilité initiale du 78Ni-Fe ( 0) est la plus élevée et s'appelle Permalloy. En 1921, il découvre l'alliage Ni-Fe Perminvar contenant une certaine quantité de cobalt. Sa rémanence (Br) et sa force coercitive étaient faibles, et sa perméabilité magnétique était presque inchangée sous un champ magnétique faible, et la boucle d'hystérésis était en forme de nid d'abeille. En 1924, WS Smith a fabriqué le Mumetal, un alliage à haute teneur en Ni-Fe contenant du cuivre. En 1931, Elmen a ajouté 4 % de Mo à un alliage 78Ni-Fe pour augmenter la résistivité (ρ), améliorer les propriétés magnétiques, simplifier l'opération de traitement thermique et fabriquer du permalloy de molybdène 4-79. En 1933, l'Allemagne O.Dahl et d'autres ont fabriqué l'alliage magnétique permanent Isoperm (50Ni-Fe). En 1934, Ellis (WGEllis) et d'autres ont fabriqué un noyau magnétique en poudre de 81 Ni-2 Mo-Fe. Au début de la Seconde Guerre mondiale, l'Allemagne a fabriqué un alliage 50 Ni-Fe avec une orientation de grains en boucle rectangulaire, appelé Permenorm 5000 Z (appelé Deltamax aux États-Unis). En 1947, OL Boothly et d'autres ont fabriqué du permalloy de molybdène 5-79 avec la perméabilité initiale la plus élevée et la perméabilité maximale (μm), appelé Super-malloy. En 1956, GH Howe a fabriqué un alliage 65Ni-2 Mo-Fe avec des boucles rectangulaires, qui avaient une perméabilité magnétique élevée et une faible coercivité, qui s'appelait Dynamax. Les alliages Ni-Fe ont des propriétés magnétiques différentes en raison de leur teneur en nickel différente. Les figures 1 et 2 montrent l'effet de la teneur en nickel sur l'induction magnétique à saturation (Bs), la température de Curie (Tc) et la perméabilité initiale des alliages Ni-Fe. Les alliages magnétiques doux de la série Ni-Fe ont de nombreuses variétés et de larges applications; tous les pays et fabricants ont leurs propres marques. Depuis 1961, la Chine a successivement produit des alliages magnétiques doux Ni-Fe aux propriétés diverses.

Les alliages Ni-Fe peuvent être grossièrement divisés dans les catégories suivantes (voir le tableau pour les propriétés magnétiques typiques) :

La résistivité élevée de l'alliage 36Ni-Fe est d'environ 75μΩ·cm, une faible perte de courant de Foucault, la perméabilité initiale est faible (2000~3000) et presque inchangée sous un champ magnétique faible. L'alliage Ni-Fe 34,5 est ajouté avec 2% de Mo, et après laminage à froid et recuit avec un taux de réduction de plus de 90%, une texture recristallisée secondaire (voir orientation préférée) est obtenue, ce qui peut réduire la magnétostriction de saturation et la perméabilité initiale est évident En augmentant (55000), la résistivité est également augmentée à 90μΩ·cm, ce qui convient pour une application à fréquence intermédiaire.

Alliage Ni-Fe à induction magnétique à saturation élevée (45~60), l'induction magnétique à saturation est d'environ 1,6T et la perméabilité initiale est plus élevée (3000~6000). Par laminage à froid et recuit à un taux de réduction d'environ 95%, une texture de recristallisation secondaire est obtenue, et μ0 peut être augmenté à 10 000. L'alliage Ni-Fe le plus couramment utilisé (47-50), le traitement thermique par champ magnétique peut encore augmenter la valeur de 0 et m de 3 à 4 fois.

Alliage Ni-Fe à haute perméabilité magnétique (74~82), la perméabilité initiale est de 30 000 à 100 000, la perméabilité maximale peut atteindre plus de 100 000 à 300 000 et la force coercitive est très faible. La vitesse de refroidissement après recuit a une grande influence sur l'anisotropie magnétocristalline et la perméabilité, qui est liée à la transformation ordonnée pour former une structure ordonnée de FeNi3. Afin de réduire la vitesse de transformation ordonnée et d'augmenter la résistivité, une petite quantité de molybdène, de chrome et de cuivre est souvent ajoutée. Les atomes de molybdène et de chrome remplacent une partie des atomes de fer et les atomes de cuivre remplacent une partie des atomes de nickel. Ceux-ci peuvent empêcher la formation de FeNi3, simplifiant ainsi l'opération de traitement thermique et augmentant la perméabilité magnétique. Les alliages Ni-Fe à haute perméabilité les plus couramment utilisés sont le permalloy de molybdène 4-79, Mumetal (5 % Cu, 2,75 % Cr et 77 % Ni ou 4 % Mo, 5 % Cu et 77 % Ni) et contenant 5 % Mo Super Permalloy. Ajoutez 2 à 3 % de Ti ou 3 à 7 % de Nb à l'alliage Ni-Fe à haute perméabilité magnétique pour former des précipités très fins, entraver le mouvement des dislocations, améliorer la dureté et la résistance à l'usure et maintenir une perméabilité magnétique élevée. Il s'agit d'un permalloy dur et est souvent utilisé comme matériau de tête magnétique.

L'orientation des grains d'alliage Ni-Fe à rapport d'équerrage élevé (anisotropie magnétocristalline améliorée), le traitement thermique par champ magnétique (anisotropie uniaxiale induite) et le travail à froid à grande déformation (anisotropie induite par glissement induit) Le sexe opposé) peut modifier la forme de la boucle d'hystérésis et affecter le magnétisme. Orientation des grains L'alliage 50 Ni-Fe (Deltamax et Per-menorm 5000Z) est le matériau de boucle rectangulaire le plus important. Après un laminage à froid à un taux de réduction de 95% et un recuit de recristallisation primaire de 1000~1200℃, une texture cubique {100} est obtenue, et sa valeur de rapport d'équerrage (Br/Bm) est très élevée. Après que les alliages 65Ni-Fe et 65Ni-2,5Mo-Fe (Dynamax) aient été laminés à froid et recuits, puis soumis à un traitement thermique par champ magnétique, leurs boucles sont rectangulaires, avec des valeurs Br/Bm et élevées, et de faibles valeurs Hc . La présence de traces d'oxygène dans l'alliage a une grande influence sur la formation d'anisotropie induite par le traitement par champ magnétique. Étant donné que l'oxygène peut empêcher la formation d'une structure ordonnée à longue distance de FeNi3, il est avantageux que les paires d'atomes de FeNi3 soient disposées préférentiellement dans une certaine direction. 4-79 Le Moly Permalloy ou l'alliage Mumetal peuvent également avoir une boucle rectangulaire après avoir été traités thermiquement dans un champ magnétique. Le permalloy de molybdène 4-79 est laminé à froid en bandes minces avec un taux de réduction supérieur à 93 % ou étiré à froid en filaments avec un taux de compression de 99 %. L'anisotropie résultante induite par le glissement peut également changer la boucle d'hystérésis en un rectangle.

La caractéristique de l'alliage Ni-Fe magnétique constant est que la perméabilité magnétique sous un champ magnétique faible ne change pas avec l'intensité du champ magnétique, la boucle d'hystérésis est oblique et la rémanence est très faible. L'alliage 50Ni-Fe Isoperm (parfois avec une petite quantité de cuivre ou d'aluminium) est laminé à froid avec un taux de réduction de plus de 90% et recuit à 1000°C, puis laminé à froid avec un taux de réduction de 50%, magnétisé le long du laminage direction, la boucle est oblique, la valeur Br est très faible et la perméabilité magnétique change à peine avec la taille du champ magnétique, c'est-à-dire qu'elle a une perméabilité magnétique constante. Alliage 65Ni-Fe (ou 1% Mn), alliage de type Perminvar [(34~45)Ni-(25~29)Co-Fe ou 2~3% Mo et Nb] et alliage 79Ni-4Mo-Fe Après le champ magnétique traitement thermique, la boucle est également oblique et la perméabilité magnétique est plus élevée et constante. L'alliage 65Ni-Fe contenant 1% de Mn (marque chinoise 1J66) présente les meilleures performances globales telles que la stabilité de la perméabilité, la stabilité de la température et la perméabilité efficace.

Le noyau magnétique en poudre d'alliage 81Ni-2Mo-Fe a une résistivité élevée, peut être utilisé à une fréquence de 300 kHz, une bonne stabilité de température, mais une faible perméabilité.

L'alliage magnétique doux Ni-Fe est généralement utilisé sous forme de bande. Les bandes d'une épaisseur de 0,15 à 0,35 mm sont principalement utilisées pour fabriquer des noyaux de fer laminés avec une fréquence de 50 à 400 Hz ; ceux d'une épaisseur de 0,10 à 0,25 mm sont principalement utilisés pour fabriquer des noyaux de fer de coupe de bobinage et des noyaux de fer de bobinage avec une fréquence inférieure à 25 kHz; Des bandes très fines de 0,003 à 0,025 mm peuvent être utilisées pour fabriquer des noyaux bobinés avec des fréquences allant jusqu'à 500 kHz (Figure 3).

L'alliage Ni-Fe a une bonne plasticité et peut être roulé en bandes ultra-minces d'une épaisseur de 0,0025 mm (voir laminage de feuille) ou étiré en filaments d'un diamètre de 0,01 mm.

Bibliographie

RMBozorth, ferromagnétisme, Nostrand, Princeton, NJ, 1951.

GYChin & JHWernick, Matériaux métalliques magnétiques doux dans les matériaux ferromagnétiques ,Vol.2,pp.57~188,North-Holland,Amsterdam,1980.

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