本发明专利技术属于精密合金领域，特别涉及一种用于光纤环圈骨架的低膨胀磁屏蔽合金及其制备方法。该合金的化学成分按重量％为：Ni32.0～35.2，Co3.0～3.5，Mn0.10～0.25，Si≤0.15，Cu≤0.02，C≤0.01，P≤0.01，S≤0.01，余量为Fe；该低膨胀磁屏蔽合金通过如下步骤制备：高纯度原料准备→成分配比→真空感应炉冶炼和真空自耗重熔→锻造加工→取样→热处理→性能测试。热处理制度为：高纯氢气保护，随炉升温至970±10℃，保温2.5～3h，以200～250℃/h降温至550±10℃，快冷至300℃以下出炉。本发明专利技术与现有的低膨胀合金4J32相比，在保持低膨胀特性的前提下，具有较高的初始磁导率，使合金兼具低膨胀性能和磁屏蔽性能两大优点。即：在-45～+75℃温度范围内，合金的膨胀系数在1.0×10-6/℃以下；初始磁导率高于1.5mH/m。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于精密合金领域，特别涉及一种用于光纤环圈骨架的低膨胀磁屏蔽合金及其制备方法。该合金的化学成分按重量％为：Ni32.0～35.2，Co3.0～3.5，Mn0.10～0.25，Si≤0.15，Cu≤0.02，C≤0.01，P≤0.01，S≤0.01，余量为Fe；该低膨胀磁屏蔽合金通过如下步骤制备：高纯度原料准备→成分配比→真空感应炉冶炼和真空自耗重熔→锻造加工→取样→热处理→性能测试。热处理制度为：高纯氢气保护，随炉升温至970±10℃，保温2.5～3h，以200～250℃/h降温至550±10℃，快冷至300℃以下出炉。本专利技术与现有的低膨胀合金4J32相比，在保持低膨胀特性的前提下，具有较高的初始磁导率，使合金兼具低膨胀性能和磁屏蔽性能两大优点。即：在-45～+75℃温度范围内，合金的膨胀系数在1.0×10-6/℃以下；初始磁导率高于1.5mH/m。【专利说明】
本专利技术属于精密合金领域，特别涉及一种用于制作光纤环圈骨架的低膨胀磁屏蔽合金及其制备方法。
技术介绍
与传统的机械装置相比，光纤装置具有结构简单、重量轻、响应快、寿命长等优点。一方面，为克服温度变化对光纤装置精度的不利影响，要求制作光纤环圈骨架的材料具有与光纤相一致的低的线膨胀系数；另一方面，为降低磁场对光的法拉第效应，要求光纤处于低磁场环境中。这样一来，为进一步提高光纤装置的精度，光纤环圈骨架材料需兼具低膨胀系数和较高的磁性能。金属的线膨胀系数一般在4.45~39X10_6/°C范围内，大部分纯金属的线膨胀系数与其熔点成反比。Fe、N1、Co所组成的合金，由于因瓦效应，在居里点以下的温度范围内有反常的热膨胀特性，具有较低的线膨胀系数。Ni含量为36%的纯净4J36合金的线膨胀系数可低至0.6X 10_6/°C。但若Ni含量偏离这一含量，便会导致线膨胀系数急剧增大。含Fe62.2%, Ni33%, Co4.5%的4J32合金有较低的线膨胀系数，通过进一步调整微量元素Cu的百分比，可使该合金的膨胀系数低至0.12X 10_6/°C，但此合金初始导磁率一般仅为0.4mH/m,磁屏蔽性能较差。在Fe-Ni系合金中，Ni含量在74%~80%附近的高导磁坡莫合金的初始磁导率最大可大于100mH/m，有很好的磁屏蔽性能。而此合金却不具备因瓦效应，线膨胀系数很高，约11X10_6/°C，低膨胀性差。高磁导率坡莫合金虽然用于磁屏蔽器件的效果较好，但因其膨胀系数远远大于光纤材料，而不能直接作为光纤环圈骨架材料使用。目前尚未发现能有效降低高导磁坡莫合金线膨胀系数的方法。美国Carpenter Technology公司已为美国Litton公司研制和开发了兼有低膨胀系数和磁屏蔽性能的复合材料。由于国外在此方面对中国进行技术和产品出口限制，国内研发单位仍通常使用硬质铝合金加工光纤骨架。虽然铝合金光纤骨架具有导热快、重量轻等优点，但却不能很好地与光纤匹配，也不具有磁屏蔽功能。因而只有再配以高导磁合金(如坡莫合金)外罩，达到磁屏蔽目的。当前，尽管已有国内研发单位试用低膨胀系数的4J32合金作为光纤环圈骨架，再配以坡莫合金外罩，实现与光纤膨胀系数匹配和磁屏蔽效果，改善了综合性能。但由于光纤装置重量和空间的限制，采用兼有磁屏蔽性能的低膨胀材料制作光纤骨架是一个最理想的选择。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于，提供一种具有良好的低线膨胀系数和高磁性能组合的低膨胀磁屏蔽合金，以满足光纤环圈骨架材料的综合需求。本专利技术的另一个目的在于，提供了上述低膨胀磁屏蔽合金的制备方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下:一种用于光纤环圈骨架的低膨胀磁屏蔽合金，该合金的化学成分按重量％为:Ν?32.0 ~35.2，Co3.0 ~3.5,Mn0.10 ~0.25, Si ( 0.15, Cu ( 0.02, C ^ 0.01,P ^ 0.01，S≤0.01，余量为Fe;该低膨胀磁屏蔽合金通过如下步骤制备:高纯度原料准备一成分配比一真空感应炉冶炼和真空自耗重熔一锻造加工一取样一热处理一性能测试。所述热处理制度为:高纯氢气保护，随炉升温至970±10°C，保温2.5~3h，以200~250°C /h降温至550±10°C，快冷至300°C以下出炉。该合金的化学成分按重量％为:Ni32.09~35.19，Co3.01~3.43, Mn0.13~0.21，Si0.015 ~0.150，Cu0.0052 ~0.0140，C0.0022 ~0.0044，P0.0030 ~0.0055，S0.0030 ~0.0040，余量为 Fe。该合金在-45~+75°C温度范围内，具有以下低膨胀性能和磁屏蔽性能的组合:膨胀系数≤1.0X 10_6/°C，初始磁导率≥1.5mH/m。所述高纯度原料为纯度大于99.0 %的原材料。一种用于所述的光纤环圈骨架的低膨胀磁屏蔽合金的制备方法，该合金的化学成分按重量％为:Ni32. 0 ~35.2，Co3.0 ~3.5，Mn0.10 ~0.25，Si ( 0.15，Cu ( 0.02，C ≤ 0.01，P ≤ 0.01，S≤ 0.01，余量为 Fe ；该低膨胀磁屏蔽合金通过如下步骤制备:高纯度原料准备一成分配比一真空感应炉冶炼和真空自耗重熔一锻造加工一取样一热处理一性能测试。在真空感应冶炼和真空自耗重炉熔炼合金中，真空度大于0.2Pa。热处理制度为:高纯氢气保护，随炉升温至970±10°C，保温2.5~3h，以200~2500C /h降温至550±10°C，快冷至300°C以下出炉。因线膨胀系数主要取决于合金成分，在Fe-Ni系合金中，通常Ni含量在32%~36%时，才呈现因瓦效应，具有低的线膨胀系数。若Ni含量偏离这一范围，便会导致线膨胀系数急剧增大。研究发现，除Co、微量Cu元素外，C、P、S、N、Cr、Mn、Ti等元素均使合金的线膨胀系数增加。其中C对合金线膨胀系数的影响最为显著，少量的Si对合金线膨胀系数影响不大。因此，在保证合金加工性能的前提下应尽量降低合金中S1、Mn、C等元素的含量。本专利技术是以低膨胀Fe-N1-Co系合金4J32为基础，通过调整化学成分、控制杂质含量、特别是优化热处理工艺，研制出新型的兼具低膨胀系数和较高磁性能的低膨胀磁屏蔽I=1-Wl O与低膨胀合金4J32的化学组成成分相比，为提高磁性能，增加了 Ni含量，适当地调低了 Co、Mn的含量，同时对S1、Cu以及C、P、S等进行了严格的限量。与标准的4J32热处理制度相比，本专利技术提高了热处理温度，增加了保温时间，取消了水淬和再加工后的低温回火。该低膨胀磁屏蔽合金通过如下步骤制备:高纯度原料准备一成分配比一真空感应炉冶炼和真空自耗重熔一锻造加工一取样一热处理一性能测试。1、合金制备为保证合金的低膨胀系数，必须严格控制合金中杂质元素的含量。材料采用纯度大于99.0%的原材料，并对主要原料纯铁通过真空感应进一步提纯。合金冶炼过程采用真空感应加真空自耗双真空熔炼工艺，真空度优于0.2Pa。熔炼过程中要严格控制合金元素的烧损量，控制精炼温度和时间，做到准确控制成分、充分脱气、充分浮渣，尽可能减少C、P、S杂质的含量，实际合金成分中，上述元素均控制在0.01%以下。保证热加工的前本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于光纤环圈骨架的低膨胀磁屏蔽合金，其特征在于：该合金的化学成分按重量％为：Ni32.0～35.2，Co3.0～3.5，Mn0.10～0.25，Si≤0.15，Cu≤0.02，C≤0.01，P≤0.01，S≤0.01，余量为Fe；该低膨胀磁屏蔽合金通过如下步骤制备：高纯度原料准备→成分配比→真空感应炉冶炼和真空自耗重熔→锻造加工→取样→热处理→性能测试。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱弢，杨锋，张建福，张敬霖，卢凤双，张建生，于一鹏，朱熠，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。