超导回旋加速器用高磁性能主磁体材料及其制造方法技术

超导回旋加速器用高磁性能主磁体材料及其制造方法，按重量份计，C 0.07~0.09，Si 0.17～0.25，Mn 0.35~0.50，Cr 0.08max，Ni 0.08max，Cu 0.05max，P 0.010max，S 0.008max。采用电炉冶炼并进行真空脱气处理；由铸件更改为锻件采用控温冷却，控制冷却速度小于等于35℃/h。本发明专利技术通过调整10钢中元素的重量百分含量，提高了材料纯净度，采用锻件制造，通过变形减小材料各向异性以及消除内部缺陷控制，长时间的高温正火处理使晶粒度粗大，达到1~2级，提高了磁性能，使材料常温下强度均达到了2.5T以上，超导下磁场强度均达到了4.5T以上。

High magnetic energy main magnet material for superconducting cyclotron and its manufacturing method

Superconducting cyclotron high magnetic performance main magnet material and its manufacturing method, by weight, C 0.07-0.09, Si 0.17-0.25, Mn 0.35-0.50, Cr 0.08 max, Ni 0.08 max, Cu 0.05 max, P 0.010 max, S 0.008 max. Electric furnace smelting and vacuum degassing treatment were adopted, the casting was changed to forging by temperature control cooling, and the controlled cooling rate was less than or equal to 35 C / h. The invention improves the material purity by adjusting the weight percentage content of the elements in 10 steel, adopts forging to manufacture, reduces the material anisotropy through deformation and eliminates the internal defect control, and makes the grain size coarsen to 1~2 grade after long time high temperature normalizing treatment, improves the magnetic property, and makes the material strength reach the normal temperature. Above 2.5T, the magnetic field intensity of superconducting magnet reaches over 4.5T.

【技术实现步骤摘要】
超导回旋加速器用高磁性能主磁体材料及其制造方法
本专利技术涉及一种超导回旋加速器用高磁性能主磁体材料及其制造方法，属于超导回旋加速器关键零部件制造
技术背景回旋加速器的磁场通常是由主磁体材料产生的，而回旋加速的磁体体积和质量，与磁场高低和最高能量有关，采用高磁性能材料，与同能量的常温回旋加速器相比，主磁体重量可降低15倍，功耗减少四分之三，可大幅度降低加速器的建造成本和运行成本，保证了超导磁体高精度电流和磁场稳定运行。回旋加速器主磁体材料为纯铁或低碳钢，主要有电工纯铁、08号钢、10号钢、Q235等低碳；国外的有AISI1008、AISI1010、JISS10C。10号钢做为普通碳钢，强度低，作为结构钢使用。国标规定10的化学成分重量百分含量为：C0.07~0.13，Si0.17～0.37，Mn0.35~0.65，Cr0.15max，Ni0.30max，Cu0.25max，P0.035max，S0.035max，未规定其余元素的含量。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的是：通过调整10钢中元素的重量百分含量，控制影响磁场的主要杂质元素，提高材料纯净度，主磁体材料的C含量偏析控制在0.01~0.02%范围内，采用锻件制造，通过变形减小材料各向异性以及消除内部缺陷控制，长时间的高温正火处理使晶粒度粗大，达到1~2级，提高磁性能，使材料常温下最高磁场强度均达到了2.5T以上，超导下磁场强度均达到了4.5T以上的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用下列技术方案：超导回旋加速器用高磁性能主磁体材料，按重量份计，化学成分指标为：C0.07~0.09，Si0.17～0.25，Mn0.35~0.50，Cr0.08max，Ni0.08max，Cu0.05max，P0.010max，S0.008max。超导回旋加速器用高磁性能主磁体材料制造方法，按重量份计，包括（1）材料采用电炉冶炼，并进行真空脱气处理，采用质元素含量低的优质原材料，不采用回炉料，C含量控制0.07~0.09范围内；（2）主磁体材料由铸件更改为锻件，主磁体材的超声波缺陷控制在Φ3mm以下，无密集性缺陷；（3）根据C含量选择高温正火的温度，温度选择如下：当材料中C的实际含量为0.007时，高温正火的温度取900℃～910℃;当材料中C的实际含量为0.008时，高温正火的温度取910℃～920℃;当材料中C的实际含量为0.009时，高温正火的温度取920℃～930℃;（4）根据产品的厚度调整高温正火热处理保温时间，按照产品的热处理厚度计算，每mm保温时间至少0.2h，冷却采用控温冷却，控制冷却速度小于等于35℃/h，得到粗大的组织。采用上述技术方案的有益效果：本专利技术通过调整10钢中元素的重量百分含量，控制影响磁场的主要杂质元素，提高材料纯净度，主磁体材料的C含量偏析控制在0.01~0.02%范围内，采用锻件制造，通过变形减小材料各向异性以及消除内部缺陷控制，长时间的高温正火处理使晶粒度粗大，达到1~2级，提高磁性能，可以使材料常温下最高磁场强度均达到了2.5T以上，超导下磁场强度均达到了4.5T以上。具体实施方式10材料采用电炉+真空脱气方法进行冶炼，采用质元素含量低的优质原材料，不采用回炉料，控制材料的化学成分目标指标为：C0.075，Si0.20，Mn0.45，Cr0.05，Ni0.05，Cu0.05，P0.010max，S0.005max，不添加任何其它元素；制造主磁体材料由铸造的成型方式更改为锻造成型，锻造时长时间保温，在900~1200℃范围内进行锻造，锻合材料内部缺陷（疏松、缩孔和气泡等），主磁体材的超声波缺陷控制在Φ3mm以下，无密集性缺陷，减少内部缺陷对磁性能的影响；锻件根据C含量选择高温正火的温度，温度选择如下；当材料中C的实际含量为0.007%时，高温正火的温度取900℃～910℃;当材料中C的实际含量为0.008%时，高温正火的温度取910℃～920℃;当材料中C的实际含量为0.008%时，高温正火的温度取920℃～930℃;根据产品的厚度调整高温正火热处理保温时间，按照产品的热处理厚度计算，每mm保温时间至少0.2h，冷却采用控温冷却，控制冷却速度小于等于35℃/h，得到粗大的组织。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超导回旋加速器用高磁性能主磁体材料，其特征在于：按重量份计，化学成分指标为：C 0.07~0.09，Si 0.17～0.25，Mn 0.35~0.50，Cr 0.08max，Ni 0.08max，Cu 0.05max，P 0.010max，S 0.008max。

【技术特征摘要】
1.超导回旋加速器用高磁性能主磁体材料，其特征在于：按重量份计，化学成分指标为：C0.07~0.09，Si0.17～0.25，Mn0.35~0.50，Cr0.08max，Ni0.08max，Cu0.05max，P0.010max，S0.008max。2.超导回旋加速器用高磁性能主磁体材料制造方法，其特征在于：按重量份计，包括（1）材料采用电炉冶炼，并进行真空脱气处理，采用质元素含量低的优质原材料，不采用回炉料，C含量控制0.07~0.09范围内；（2）主磁体材料由铸件更改为锻件，主...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林，张令，张自生，赵晓光，张明桥，
申请(专利权)人：贵州航天新力铸锻有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52