تعتبر عمليات التلدين لمغناطيسات ألنكو، بما في ذلك تلدين تخفيف الإجهاد وتلدين الأداء، أمراً بالغ الأهمية لتحسين خصائصها المغناطيسية واستقرارها الميكانيكي.

1. التلدين لتخفيف التوتر

موضوعي :
للقضاء على الإجهادات المتبقية المتولدة أثناء عمليات التصنيع مثل الصب، والتشكيل، والتشغيل الآلي، أو اللحام، وبالتالي تحسين استقرار الأبعاد وتقليل خطر التشقق أو التشوه.

معايير العملية الرئيسية :

• نطاق درجة الحرارة : عادةً ما يتم إجراؤها عند درجات حرارة أقل من درجة الحرارة الحرجة (Ac1) للسبيكة، وعادةً ما تتراوح بين 400 و650 درجة مئوية . بالنسبة للأجزاء ذات الجدران الرقيقة أو سهلة التشوه، قد تكون درجة الحرارة أقل (على سبيل المثال، 500-550 درجة مئوية لأجزاء اللحام).
• معدل التسخين : يُعد التسخين البطيء ضروريًا لتجنب إحداث إجهادات جديدة. على سبيل المثال، يمكن تحميل الأجزاء عند درجة حرارة ≤300 درجة مئوية وتسخينها بمعدل ≤100-150 درجة مئوية/ساعة.
• مدة التثبيت : تعتمد على سمك القطعة ومدى تعقيدها. بالنسبة لقطع اللحام، تتراوح المدة عادةً بين ساعتين وأربع ساعات ؛ أما بالنسبة للمكونات الدقيقة مثل الأكمام أو الأعمدة عالية الدقة، فقد تمتد مدة التثبيت إلى 10-12 ساعة .
• طريقة التبريد : يُفضّل التبريد في الفرن لضمان تخفيف الإجهاد تدريجيًا. بالنسبة لبعض الأجزاء، قد يكون التبريد إلى 300 درجة مئوية في الفرن متبوعًا بالتبريد بالهواء مقبولًا.

الآلية :
تنشأ الإجهادات المتبقية من التشوه اللدن غير المنتظم أثناء التصنيع. تعمل عملية التلدين لتخفيف الإجهاد على تعزيز التدفق اللدن الموضعي عند درجات حرارة مرتفعة، مما يسمح بإعادة ترتيب الانخلاعات وتبديد الإجهادات دون تغيير البنية المجهرية للمادة بشكل كبير.

2. التلدين عالي الأداء (التلدين المغناطيسي)

موضوعي :
لتحسين الخصائص المغناطيسية لمغناطيسات Alnico، مثل المغناطيسية المتبقية (Br) والإكراه المغناطيسي (Hc) وأقصى ناتج طاقة ((BH)max) ، من خلال تحقيق بنية دقيقة مفضلة (على سبيل المثال، هياكل الدوران المتراصة في Alnico غير المتناحي).

معايير العملية الرئيسية :

• نطاق درجة الحرارة:
  • المعالجة بالمحلول (التجانس) : يتم إجراؤها عادةً عند درجة حرارة 1200-1300 درجة مئوية لإذابة الأطوار الثانوية في محلول صلب أحادي الطور.
  • التحلل الدوراني (التقادم) : بعد التبريد السريع، يتم تقادم السبيكة عند درجة حرارة 600-650 درجة مئوية لمدة 4-24 ساعة لتشكيل بنية دورانية دورية، مما يعزز الخصائص المغناطيسية.
  • التقادم متعدد المراحل : بالنسبة لبعض الدرجات، يمكن استخدام خطوات تقادم متعددة عند درجات حرارة متناقصة (على سبيل المثال، 700 درجة مئوية → 650 درجة مئوية → 600 درجة مئوية ) لتحسين البنية المجهرية.
• معدل التسخين : يتم التحكم فيه لتجنب الصدمة الحرارية. على سبيل المثال، من الشائع التسخين إلى 800-850 درجة مئوية على مرحلتين (بطيئة ← سريعة).
• طريقة التبريد:
  • التبريد السريع : بعد المعالجة بالمحلول، غالباً ما يكون التبريد السريع (على سبيل المثال، في الماء أو الزيت) مطلوباً "لتجميد" البنية المجهرية ذات درجة الحرارة العالية.
  • التبريد أثناء التقادم : يتم استخدام تبريد الفرن أو معدلات التبريد المتحكم بها (على سبيل المثال، ≤50 درجة مئوية/ساعة فوق 350 درجة مئوية ) أثناء التقادم لمنع التحولات الطورية المبكرة.
• تطبيق المجال المغناطيسي : بالنسبة لـ Alnico غير المتناحي، يتم تطبيق مجال مغناطيسي قوي (على سبيل المثال، 1250-4000 أورستد ) أثناء التبريد أو التقادم لمحاذاة المجالات الدورانية، مما يعزز الخصائص المغناطيسية الاتجاهية.

الآلية :
تعتمد عملية التلدين لتحسين الأداء على التفكك الدوراني ، وهو تحول طوري ينفصل فيه محلول صلب متجانس إلى طورين متداخلين ببنية دورية. توفر هذه البنية المجهرية طاقة تباين مغناطيسي منخفضة، مما يتيح مغناطيسية متبقية عالية وقسرية عالية عند محاذاة المادة تحت تأثير مجال مغناطيسي.

3. مقارنة معايير العملية

4. الاعتبارات العملية

• التلدين لتخفيف التوتر:
  • غالباً ما يتم ذلك بعد عمليات التشغيل الآلي أو اللحام لضمان استقرار الأبعاد.
  • يجب التحكم في درجة الحرارة بعناية لتجنب التقادم المفرط، الذي قد يؤدي إلى تدهور الخصائص المغناطيسية.
• التلدين عالي الأداء:
  • أمر بالغ الأهمية لتحقيق أداء مغناطيسي عالٍ في مادة ألنكو.
  • يتطلب الأمر تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة والوقت ومعدلات التبريد لتحسين بنية الانفصال الطوري.
  • تتطلب الدرجات غير المتجانسة محاذاة المجال المغناطيسي أثناء التقادم، مما يزيد من تعقيد العملية.

5. مثال على عملية تصنيع مادة ألنكو غير المتجانسة (مثل ألنكو 5)

1. المعالجة بالمحلول : التسخين إلى 1250 درجة مئوية في مجال مغناطيسي (≥1250 أورستد)، والاحتفاظ بها لمدة ساعتين ، ثم تبريدها بالماء.
2. التعتيق : التسخين إلى 600 درجة مئوية في مجال مغناطيسي (≥3000 أورستد)، والاحتفاظ بها لمدة 24 ساعة ، ثم تبريدها في الفرن إلى درجة حرارة الغرفة.
3. تخفيف الإجهاد (اختياري) : إذا كانت هناك حاجة إلى التشغيل الآلي بعد التقادم، فقم بإجراء عملية تلدين لتخفيف الإجهاد عند درجة حرارة منخفضة عند 500-550 درجة مئوية لمدة 2-4 ساعات .

خاتمة

تُستخدم عملية التلدين لتخفيف الإجهاد وعملية التلدين لتحسين الأداء لأغراضٍ مختلفة في إنتاج مغناطيسات الألنيكو. تركز الأولى على الاستقرار الميكانيكي من خلال تخفيف الإجهاد عند درجات حرارة منخفضة، بينما تعمل الثانية على تحسين الخصائص المغناطيسية عبر التحلل الدوراني عند درجات حرارة عالية ومحاذاة الأطوار. يُعد فهم هذه الاختلافات أمرًا أساسيًا لاختيار عملية التلدين المناسبة بناءً على الأداء المطلوب ومتطلبات التطبيق.