Исследование физико-химических основ синтеза порошковых магнитотвердых сплавов системы Fe - Cr - Co с высокой химической однородностью состава по объему

Получена экспериментальная партия образцов порошковых магнитотвердых материалов (МТМ) состава Fe - 26% Cr - 16% Co - 2% Mo - 2% W при более низких температурах спекания. Измерены магнитные гистерезисные свойства порошковых МТМ, проведено исследование их химической однородности, и разработана математическая модель, учитывающая испарение хрома с поверхности сплава сложного состава и диффузионный поток хрома из объема к поверхности. Выявлено, что магнитные гистерезисные свойства сплава Fe - 26% Cr - 16% Co - 2% Mo - 2% W, спеченного в температурном интервале 1300 – 1360°С, практически не меняются в зависимости от скорости охлаждения в магнитном поле при термомеханической обработке, что обеспечивает удобство обработки заготовок на промышленном оборудовании. Уровень полученных магнитных гистерезисных свойств порошковых МТМ в широком температурном интервале спекания (1200 – 1420°C) удовлетворяет государственным стандартам для литых аналогов и отдельных сплавов Fe - Cr - Co с повышенным содержанием кобальта, который является наиболее дорогим компонентом и определяет стоимость материала. При понижении температуры спекания ниже 1200°C наблюдается резкое снижение магнитных гистерезисных свойств из-за роста остаточной пористости. Выявлено, что вакуумное спекание сплава состава Fe - 26% Cr - 16% Co - 2% Mo - 2% W вызывает частичное испарение хрома с поверхности образцов, которое растет с увеличением температуры, что негативно сказывается на магнитных свойствах материала. Разработана математическая модель, описывающая нестационарный процесс диффузии и испарения хрома с открытой поверхности цилиндрического образца сплавов системы Fe - Cr - Co. Установлено, что наибольшая скорость испарения Cr развивается в 1-е минуты спекания. Определяя зависимости коэффициентов диффузии и испарения от температуры, с помощью разработанной модели можно построить распределение концентраций хрома для любых температурно-временных условий вакуумного спекания сплавов системы Fe - Cr - Co и подобрать оптимальные, что особенно важно при работе с малогабаритными заготовками, поскольку испарение хрома в этом случае может очень негативно сказаться на функциональных свойствах материала.