一种利用三次再结晶制备Fe‑Ga(Al)磁致伸缩极薄带的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用三次再结晶制备Fe‑Ga(Al)磁致伸缩极薄带的方法，属于磁性材料领域，材料成分为Fe100‑x‑yGaxMy(x＝13‑30)，Fe100‑x‑yAlxMy(x＝10‑30)其中M为AlN、NbC、MnS、TiC、VC中的一种或多种,y＝0.01‑1.0,以上x，y均为原子分数。其工艺要点为：采用定向凝固法获得具有<100>取向的合金锭，固溶、热轧、温轧和冷轧后经过初次及二次再结晶获得0.25～0.35mm厚的高斯织构薄片，将薄片冷轧到0.02～0.05mm，三次再结晶获得具有立方织构的Fe‑Ga(Al)磁致伸缩极薄带。本发明专利技术的优点是：(1)具有大的磁致伸缩，小的涡流损耗，能够大大的提高功率超声换能器的功率和频率；(2)具有良好的韧性，可以克服电磁超声导波检测中现用磁致伸缩薄带因韧性受到的限制而不能对异形部件中的缺陷进行检测的缺点，满足特殊的检测需求。

【技术实现步骤摘要】
一种利用三次再结晶制备Fe-Ga(Al)磁致伸缩极薄带的方法
本专利技术属于磁性材料领域，特别涉及Fe-Ga(Al)磁致伸缩极薄带的制备。
技术介绍
铁磁物质具有类似结晶体的结构，当铁磁材料磁化状态改变时，其磁畴会发生转动，使其长度或体积随之发生微小变化，这种现象就称为磁致伸缩效应，磁致伸缩效应的表现形式有两种：线磁致伸缩和体磁致伸缩。当铁磁物质体被磁化，会伴有晶格的自发变形，即沿磁化方向的伸长和缩短，称为线磁致伸缩，线磁致伸缩系数λ＝ΔL/L(L是材料原始长度，ΔL为外加磁场下材料的长度的变化量)，当λ&gt;0，即外加磁场下，材料沿磁场方向伸长，称为正磁致伸缩效应，表明随外磁场的增强，材料的应变是伸长的，反之，λ&lt;0，则称为负磁致伸缩效应，表明随外磁场的增强，材料的应变是缩短的。体积磁致伸缩是指磁体磁化状态改变时，其体积发生膨胀或收缩的现象。由于体积磁致伸缩变化非常小，实用价值不高，通常实际应用的是材料线磁致伸缩效应，材料在外加磁场下，所产生的最大应变量，称为饱和磁致伸缩系数(λs)，对应的磁场的大小，称为饱和磁化场(Hs)。自磁致伸缩效应被发现以来，磁致伸缩材料在换能、驱动、传感技术中的应用前景就一直引人注目。Fe-Ga(Al)合金是继传统磁致伸缩材料(Ni、Fe-Al等)和Tb-Dy-Fe稀土超磁致伸缩材料之后出现的一种新型磁致伸缩材料，稀土超磁致伸缩材料，磁致伸缩系数高，但是成本高，力学性能差。Fe-Ga(Al)合金填补了传统磁致伸缩材料与稀土超磁致伸缩材料之间的空白，不但具有良好的机械性能，而且具有较大的磁致伸缩系数，应用前景广阔。由于块体Fe-Ga(Al)电阻率低，高频应用时，涡流损耗严重，难以满足功率超声换能器高频应用的要求。涡流损耗随合金的厚度降低而显著减小，由于Fe-Ga(Al)合金具有优良的力学性能，有希望通过轧制加工制备极薄带的方法，减小涡流损耗，实现功率超声换能器大功率、高频应用。目前，磁致伸缩材料在电磁超声换能器中也有应用，将磁致伸缩薄带用环氧树脂固定在被测试件上如图2所示，所使用的磁致伸缩薄带厚度在0.2mm左右，韧性有一定的限制，而对于铁路轨道的钢轨及“麻花式”的桥梁锁链、钢丝等异形部件的检测，目前制备的磁致伸缩薄带难以满足使用要求，因此希望利用Fe-Ga(Al)合金具有良好的力学性能，通过轧制加工制备Fe-Ga(Al)极薄带(0.02～0.05mm)，提高磁致伸缩材料韧性，实现特殊部件的超声检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用三次再结晶制备高性能Fe-Ga(Al)磁致伸缩极薄带，使薄带的厚度在0.02～0.05mm厚的范围，而且具有涡流损耗小、大的磁致伸缩、韧性好等优点，可以实现在功率超声换能器大功率、高频的应用，也可以替代现有磁致伸缩薄带用于电磁超声导波检测，实现对异形件的在检测。本专利技术的具体实施步骤为：(1)制备0.25～0.35mm厚的Fe-Ga(Al)轧制薄片：(a)采用定向凝固法获得合金锭的材料成分为Fe100-x-yGaxMy或Fe100-x-yAlxMy的合金锭，x、y均为原子分数,余量为铁，先对合金锭进行固溶处理，再把合金锭线切割成30～35mm厚的板坯；所述Fe100-x-yGaxMy中的x取值为13-30，y取值为0.01-1.0；Fe100-x-yAlxMy中的x取值为10-30，y取值为0.01-1.0；(b)将步骤(a)得到的板坯先900～1200℃保温30～90min热轧至2～3mm，在300～700℃保温10～60min温轧至1～1.5mm,随后冷轧至0.25～0.35mm,对薄片进行700～850℃初次再结晶及1000～1250℃二次再结晶处理，获得具有高斯织构的Fe-Ga(Al)薄片。(2)制备0.02～0.05mm厚的Fe-Ga(Al)极薄带：(c)将步骤(b)得到的薄片在300～700℃保温10～40分钟，在冷轧机上对高斯织构薄片以50～85﹪的压下量进行轧制，最初每轧一道次回炉保温1-5min，轧到厚度为0.12～0.2mm时，每轧4～5道次回炉保温1～3分钟，直至轧到0.02～0.05mm厚；(d)将步骤(c)得到的极薄带封管后热处理或将极薄带放在真空炉中热处理，最终获得具有立方织构的极薄带。步骤(a)所述Fe100-x-yGaxMy或Fe100-x-yAlxMy中的M为AlN、NbC、MnS、TiC、VC中的一种或多种。步骤(a)所述合金锭为定向凝固获得的具有&lt;100&gt;取向的合金锭。步骤(a)所述固溶处理是在1200～1300℃对合金锭进行1～5h的固溶处理。步骤(d)所述热处理工艺为900～1100℃进行10～60s的短时退火，在1100～1250℃保温10～12h。步骤(d)所述真空炉中热处理是在惰性气体或者氢气保护气氛下进行。本专利技术的特点是：1)采用定向凝固法获得具有&lt;100&gt;取向的合金锭，在轧制的过程中由于织构遗传保留了某些有利取向的织构，有利于三次再结晶立方织构的产生；2)高温固溶合金锭使其内部的抑制剂AlN、NbC、MnS、TiC等充分的重新固溶成细小弥散颗粒，为之后的再结晶起到抑制剂的作用；3)轧制的极薄带在随后的短时退火会发生初次及二次再结晶形成过渡型织构(210)[001]，在保温阶段发生三次再结晶形成立方织构；4)0.02～0.05mm厚的Fe-Ga(Al)极薄带由于其具有大的磁致伸缩、极薄的厚度可以提高功率超声换能器的功率以及频率，降低涡流损耗因为换能器的输出功率P∝λ，涡流损耗Pe∝t2/ρ，λ、t、ρ分别表示磁致伸缩材料的磁致伸缩系数、厚度和电阻率；5)Fe-Ga(Al)带越薄，其韧性越好，用于电磁超声导波检测可实现对一些不规则部件的在线监测和检测，克服传统使用的磁致伸缩薄带由于韧性不好而检测受限的不足。本专利技术的优点是：1)0.02～0.05mm厚的Fe-Ga(Al)极薄带具有大的磁致伸缩值、小涡流损耗，能够大大的提高功率超声换能器的功率，实现功率超声换能器大功率、高频应用，对现有超声换能器技术变革有重要的现实意义；2)Fe-Ga(Al)磁致伸缩极薄带具有良好的韧性，可以用于电磁超声导波检测，弥补电磁超声导波检测技术中现有磁致伸缩薄带由于韧性受到的限制而不能对异形部件中的缺陷进行检测的缺点，满足特殊的检测需求。附图说明图1为Fe-Ga(Al)磁致伸缩极薄带的λ-H曲线。图2为磁致伸缩薄带在电磁超声换能器中的应用示意图。图3为磁致伸缩极薄带的三次再结晶的ODF图。具体实施方式尽管参照本专利技术的下述示意性实施例对本专利技术的具体实施方式进行了详细的描述，但是应该说明的是，在不脱离本专利技术的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性的劳动的等同替换均落入本专利技术的保护范围。实施例1：利用三次再结晶制备Fe-Ga磁致伸缩极薄带的方法：1.配制Fe83Ga17(NbC)0.1(x＝13-30)(以上均为原子分数)，采用定向凝固法获得具有&lt;100&gt;取向的合金锭，在1300℃对合金锭进行4h的固溶处理，把合金锭线切割成34mm厚的板坯；2.把步骤(1)得到的板坯先1000本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用三次再结晶制备Fe‑Ga(Al)磁致伸缩极薄带的方法，其特征在于，具体步骤如下：(a)采用定向凝固法获得合金锭的材料成分为Fe100‑x‑yGaxMy或Fe100‑x‑yAlxMy的合金锭，x、y均为原子分数,余量为铁，先对合金锭进行固溶处理，再把合金锭线切割成30～35mm厚的板坯；所述Fe100‑x‑yGaxMy中的x取值为13‑30，y取值为0.01‑1.0；Fe100‑x‑yAlxMy中的x取值为10‑30，y取值为0.01‑1.0；(b)将步骤(a)得到的板坯先900～1200℃保温30～90min热轧至2～3mm，在300～700℃保温10～60min温轧至1～1.5mm,随后冷轧至0.25～0.35mm,对薄片进行700～850℃初次再结晶及1000～1250℃二次再结晶处理，获得具有高斯织构的Fe‑Ga(Al)薄片；(c)将步骤(b)得到的薄片在300～700℃保温10～40分钟，在冷轧机上对高斯织构薄片以50～85﹪的压下量进行轧制，最初每轧一道次回炉保温1‑5min，轧到厚度为0.12～0.2mm时，每轧4～5道次回炉保温1～3分钟，直至轧到0.02～0.05mm厚；(d)将步骤(c)得到的极薄带封管后热处理或将极薄带放在真空炉中热处理，最终获得具有立方织构的极薄带。...

【技术特征摘要】
1.一种利用三次再结晶制备Fe-Ga(Al)磁致伸缩极薄带的方法，其特征在于，具体步骤如下：(a)采用定向凝固法获得合金锭的材料成分为Fe100-x-yGaxMy或Fe100-x-yAlxMy的合金锭，x、y均为原子分数,余量为铁，先对合金锭进行固溶处理，再把合金锭线切割成30～35mm厚的板坯；所述Fe100-x-yGaxMy中的x取值为13-30，y取值为0.01-1.0；Fe100-x-yAlxMy中的x取值为10-30，y取值为0.01-1.0；(b)将步骤(a)得到的板坯先900～1200℃保温30～90min热轧至2～3mm，在300～700℃保温10～60min温轧至1～1.5mm,随后冷轧至0.25～0.35mm,对薄片进行700～850℃初次再结晶及1000～1250℃二次再结晶处理，获得具有高斯织构的Fe-Ga(Al)薄片；(c)将步骤(b)得到的薄片在300～700℃保温10～40分钟，在冷轧机上对高斯织构薄片以50～85﹪的压下量进行轧制，最初每轧一道次回炉保温1-5min，轧到厚度为0.12～0.2mm时，每轧4～5道次回炉保温1～3分钟，直至轧到0.02～0.05mm厚；(d)将步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：高学绪，戚青丽，李纪恒，丁志义，包小倩，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11