金属合金的磁脉冲辅助铸造及由此制备的金属合金制造技术

本发明专利技术涉及金属合金的磁脉冲辅助铸造及由此制备的金属合金，提供一种形成铸造金属合金的方法，包括：提供熔融铁磁金属合金；利用直流或交流电源，通过围绕铸模的磁芯组件在铸模的内部空间产生脉冲或振荡磁场；将熔融金属合金填入铸模；在熔融金属合金凝固期间对其施加脉冲或振荡磁场，以混合凝固体的熔融部分；以及对凝固体持续施加脉冲或振荡磁场直至其完全凝固。本方法尤其适用于形成用作具有改进微观结构特征的高ＰＴＦ溅射靶的铸造铁磁体合金。

【技术实现步骤摘要】

0002本公开总体上涉及一种新型的铸造工艺，用于形成具有所需微 结构且化学均匀'14Sl韧性得以改善的改进金属合金。本公开对于沉积源的形 成尤其有效，例如包含铁磁金属合金材料的高通量(pass-through flux， PTF) #謝耙，其应用于磁记录介质和磁光(MO)记录介质的生产。
技术介绍
0003沉积源，如、 $巴，l矿泛应用于形成金属、金属合金、半导 体、陶瓷、介电质、铁电质以及金属陶瓷的薄膜的各种制造技术中。在观谢 工艺中，用来自等离子体的离子对该材料源，即溅射耙，进行轰击，该离子 从M耙的表面逐出或弹出原子或分子；该弹出的原子或^T沉积在基底上 面从而形成薄月驗层。 沉积技术广湖于,信息存储以及检索薄膜介 质的制造，如磁介质和磁光(MO)介质，以用于沉积下层、中间层、磁性层、 电介质以及微性覆盖层。在用于这种沉积工艺的、M耙的制造中，期望生 产能提供均匀薄膜、在溅射期间产生最小颗粒以及所需性能的M耙。高密 度以及低孔隙率的鹏寸耙材糚皮认为是在 ]"期间避免或至少最小化有害颗 粒的产生戶万必需的。0004在iW耙的制备中禾拥的多种纖合金，例如，用于形成磁性记录介质的软磁下层(SUL)以及硬磁记录层的铁磁合金， 一般在凝固后呈 现ftjf邻报状的微见结构。对具有这种铸造微见结构的合^^魏行热机械 加工，以在冷或热加工后获得所需微因子的无裂纹工件，遇到许多挑战。此外，在金属郝難铸模中进行铸造所固有的柱状生长导致不禾啲晶粒织 构，这是考虑到沿磁化雌方向易于磁化，后者是决定磁辅助毈寸耙如離靶的通量(PTF)特性的主要因素。ltW卜，大尺寸的磁性合^^件由于凝固过程 的溶质偏析容易产生化学不均匀的#!定。因此，多组分l謝耙材料的铸件通 常限于小的形状因子，以使徵疑固过程化学偏析的，號最小化，该行为观 生产率、产量以及批次间的再现性具有消极的影响。0005另外，在渉凝寸耙的制备中用于制备磁性和磁光(MO)记录薄膜介 质的很多铁磁合金，尤其是含硼(B)的Co、 Fe和M基的合金以及那些含 难熔或稀土金属元素的合金，呈现出深度的共晶和包晶反应，且固有地在其 铸教as-cast)割牛下易碎。尽管M3t当的铸模设计和补充的外部铸模)t4卩在 铸态1t^见结构精化方面做了努力，但得到的合金 乏韧'性和化学均匀性。 受散^~~i要通过热传导~~f^向的凝固过程中树枝晶的成核和生长很大 禾，上由常规铸3t31程中的热通量方向和热梯度决定。0006从前^5le看，显然需要一种,的方法，用于制造具有所需微 观结构及舰的化糊匀性和韧性的改进M耙材料。具体而言，显然需要 efca的^ji合金材料，用于形皿积、、源，如用于制造磁记录介质和磁光(MO) 记录介质的含有铁磁金属合金材料的高通量(PTT) 、Mlt耙。
技术实现思路
0007本公开的一个优点在于一种改进的方法，其用于形成铸造铁磁金属合金。0008本公开的另一个优点在于一种，的铸皿磁^M合金。0009本公开的其他优点和其它特征将在随后的描述中列出，且其对 于本领鹏有普通技能的人员在査看随后内容之后部分地显而易见，或者可 以从本公开的实施中领会到。本公开的优点可以如所附的权禾腰求所具術旨 出的那#1皮认识和 口。0010按照本公开的一个方面，前述和其他的优点部分i!31—种形成 铸皿磁金属合金的^4方法而获得，该方 跑擬合凝固过程中的熔融铁磁 金属合金材料施加脉冲或振荡磁场，i滩融铁磁金属材料选自(1) Co基 (CoX)合金，其中X魏自Au、 B、 Ce、 Cr、 Cu、 Dy、 Er、 Fe、 Gd、 Hf、 Ho、 La、 Lu、 Ni、 Nb、 Nd、 P、 Pt、 Sc、 Sm、 Ta、 Tb、 Y、 Zn以及Zr的至少一种元素；(2) Fe基(FeX)合金，其中X魏自Au、 B、 Ce、 Co、 Cr、 Cu、 Dy、 Er、 Gd La、 Lu、 Nb、 Nd、 P、 Pr、 Pt、 Sc、 Sm、 Ta、 Tb、 Th、 Y以及Zr的至少一种元素;和(3) Ni基(NDO合金，其中X是选自Au、 B、 Ce、 Co、 Cr、 Cu、 Dy、 Er、 Fe、 Gd、 Hf、 La、 Nd、 Ni、 P、 Pt、 Pr、 Sc、 Y、 Yb和Zr的至少一禾中元素。0011根据本公开的实施方式，本方、 ^S括以下步骤(a) 樹共熔齢属合金材料；(b) 采用直流(DC)或交流(AC)电源，M31围绕铸模的磁芯组件，在铸 模的内部空间产生脉冲或振荡磁场；(c) 用熔融金属合金材料至少部分i真充该铸模；(d) 在熔融金属合金材料凝固期间，将脉冲或振荡磁场施加于熔融金 属合金材料，以搅拌金属合金材糾疑固体的熔融部分；和(e) 向该凝固体^^卖施加脉冲或振荡磁场:tM其完全凝固。0012在上述工艺中，步骤(d)包括在包含熔融和固体部分的凝固体 内部感应涡电流，以及使感应涡电流与所施加的磁场相互作用，以在凝固体 内部产生脉冲或振荡的謝仑兹力场，该制仑兹力场在凝固进行时混合凝固体 的熔融部分。00131Mi也，步骤(a) - (e)产生包含初始球状^(primaiy spheroid) 的铸造金属合金，其中该初始球状体的纵横比约为0.9，且该铸造金属合金包 含不连续的共晶晶畴边荆eutectic domain boundary),该边界包含约10—3或更 少的连接薄片(connecting lamellae)/)Lim。0014本公开的另一方面是一种皿的包含初^^状体的铸造铁磁金 属合金，其包含选自如下的铁磁金属材料(1) Co基(CoX)材料，其中X 魏自Au、 B、 Ce、 Cr、 Cu、 Dy、 Er、 Fe、 Gd、 Hf、 Ho、 La、 Lu、 Ni、 Nb、 Nd、 P、 Pt、 Sc、 Sm、 Ta、 Tb、 Y、 Zn以及Zr中的至少一种元素；(2) Fe 基(FeX)材料，其中X魏自Au、 B、 Ce、 Co、 Cr、 Cu、 Dy、 Er、 Gd、 La、 Lu、 Nb、 Nd、 P、 Pr、 Pt、 Sc、 Sm、 Ta、 Tb、 Th、 Y以及Zr中的至少 一种元素;和(3) Ni基(NiX)材料，其中X魏自Au、 B、 Ce、 Co、 Cr、 Cu、 Dy、 Er、 Fe、 Gd、 Hf、 La、 Nd、 Ni、 P、 R、 Pr、 Sc、 Y、 Yb和Zr中 的至少一种元素，其中初始球状体的纵横比约为0.9，且合金包含不连续的共 晶晶畴边界，该边界包含10'3顿少的连接薄层4im。0015舰下面的详细描述，本专利技术其他的优点和方面将对于本领域 技术人员而言是显然的，其中仅仅i!31^考虑用于实践本专利技术的最佳方式进 行阐明，对本专利技术的实施方式进行了说明和描述。正如艘描述的，本专利技术 可以有其他的和不同的实施方式，且可对其各个细节在各种明显的方面很容 易进行修改，但均不背离本专利技术的精神。因此，附图和说明书被视为介绍性 的而非限制性的。附图说明0016当结合下面的附图进行阅读时，可以更好理解下面的本专利技术实 施方式的详细描述，其中-0017图1为说明性但不是限制性的一种装置实施方式的图示，该装 置适用于对铸模进行原位磁脉冲，该铸模包含根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成铸造铁磁金属合金的方法，包括在熔融铁磁金属合金材料凝固过程中对其施加脉冲或者振荡磁场；所述熔融铁磁金属合金材料选自：Ｃｏ基（ＣｏＸ）合金，其中Ｘ是选自Ａｕ、Ｂ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｆｅ、Ｇｄ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｐ、Ｐｔ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｔａ、Ｔｂ、Ｙ、Ｚｎ以及Ｚｒ中的至少一种元素；Ｆｅ基（ＦｅＸ）合金，其中Ｘ是选自Ａｕ、Ｂ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｐ、Ｐｒ、Ｐｔ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｈ、Ｙ以及Ｚｒ中的至少一种元素；和Ｎｉ基（ＮｉＸ）合金，其中Ｘ是选自Ａｕ、Ｂ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｆｅ、Ｇｄ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｔ、Ｐｒ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ和Ｚｒ中的至少一种元素。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A西亚尼，
申请(专利权)人：贺利氏有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]