Fe-Co基磁致伸缩合金及其合金丝的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Fe‑Co基磁致伸缩合金，其特征在于：合金成分的重量百分比为Fe100‑x‑y‑zCoxMyREz，M为Mn、V、Cu、Ti、Al中的一种或多种，RE为La、Ce、Pr、Tb、Dy、Y、Er中的一种或多种，其中x＝60‑80，y＝0‑10，z＝0.1‑1.0，余量为Fe。本发明专利技术还公开了一种Fe‑Co基磁致伸缩合金丝的制备方法。本发明专利技术解决了现有磁致伸缩合金丝磁性能和力学性能不稳定的难题。

Preparation of Fe-Co based magnetostrictive alloy and its alloy wire

The invention discloses a Fe Co based magnetostrictive alloy. Its characteristic is that the weight percentage of the alloy composition is Fe100 x y zCoxMyREz, M is one or more of Mn, V, Cu, Ti, Al. For Fe. The invention also discloses a preparation method of Fe - Co based magnetostrictive alloy wire. The invention solves the problem of unstable magnetic performance and mechanical properties of the existing magnetostrictive alloy wires.

【技术实现步骤摘要】
Fe-Co基磁致伸缩合金及其合金丝的制备方法
本专利技术涉及一种磁致伸缩材料，具体说，涉及一种Fe-Co基磁致伸缩合金及其合金丝的制备方法。
技术介绍
磁致伸缩材料具有在外加磁场存在时可回复变形和在施加应力时会改变磁性能的特性，是一种重要的能量与信息转换功能材料。目前应用于工程的磁致伸缩材料大致上主要有四大类：一是具有磁致伸缩效应的金属与合金，如镍基合金和铁基合金，其饱和磁化强度高，力学性能好，具有可变形的特点；二是铁氧体(如Ni-Zn，Ni-Co-Cu等)，其饱和磁化强度低、价格低廉、高频特性好；三是以Tb-Dy-Fe材料为代表的稀土金属间化合物，其磁致伸缩性能远高于传统磁致伸缩材料，但其脆性大，不能加工成丝，且原材料价格昂贵；四是Fe-Ga巨磁致伸缩材料，具有较好的磁致伸缩性能和力学性能。磁致伸缩材料作为一种智能材料，被广泛应用于换能、驱动、传感等
利用磁致伸缩材料的威德曼效应开发的液位仪传感器在现代工业有着广泛的应用。其中的核心敏感元器件波导丝多为Fe-Ni合金丝，但Fe-Ni合金丝的磁致伸缩性能较低，限制了传感器的精度和测量范围。因此，一种制备工艺简单，兼具有大磁致伸缩和良好的机械性能的磁致伸缩合金丝成为人们关注的重点。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是提供一种Fe-Co基磁致伸缩合金及其合金丝的制备方法，解决了现有磁致伸缩合金丝磁性能和力学性能不稳定的难题。技术方案如下：一种Fe-Co基磁致伸缩合金，其特征在于：合金成分的重量百分比为Fe100-x-y-zCoxMyREz，M为Mn、V、Cu、Ti、Al中的一种或多种，RE为La、Ce、Pr、Tb、Dy、Y、Er中的一种或多种，其中x＝60-80，y＝0-10，z＝0.1-1.0，余量为Fe。进一步：x＝65-75，y＝0，z＝0.1-1.0，余量为Fe。进一步：x＝65-75，y＝0-5，且65≤x+y≤80，z＝0.1-1.0，余量为Fe。一种Fe-Co基磁致伸缩合金丝的制备方法，包括：按照合金成分的质量百分比进行配料，并加入适量的烧损量；将配料放入真空感应炉中，抽真空至5-10Pa，通入氩气保护进行熔炼，熔炼完毕后浇铸成圆柱形Fe-Co合金铸锭；合金成分的重量百分比为Fe100-x-y-zCoxMyREz，M为Mn、V、Cu、Ti、Al中的一种或多种，RE为La、Ce、Pr、Tb、Dy、Y、Er中的一种或多种，其中x＝60-80，y＝0-10，z＝0.1-1.0，余量为Fe；将Fe-Co合金铸锭加热至600-900℃，保温1-3小时后进行锻造，最终锻造至直径30-35mm的Fe-Co合金圆棒；将经过Fe-Co合金圆棒加热至800-1000℃进行热轧，其中，总轧制道次为7-10次，制备出直径7.0-8.0mm的Fe-Co合金盘条；将Fe-Co合金盘条加热至800-1000℃进行热拉拔，其中，总拉拔道次为8-10次，制备出直径2.5-3.5mm的Fe-Co合金丝；将Fe-Co合金丝进行表面处理，进行冷拉拔，其中，总拉拔道次20-25次，直径0.5-1.0mm的Fe-Co基磁致伸缩丝；将Fe-Co基磁致伸缩丝在真空加热炉中进行700-900℃的热处理，保温0.5-1小时，采用水淬或空冷冷却至室温。优选的：对Fe-Co合金铸锭进行表面进行打磨处理，去除表面氧化层和缺陷。优选的：锻造过程中，控制终锻温度不低于500℃，低于500℃时终止锻造，回炉保温10-30分钟后继续锻造。优选的：完成锻造后对Fe-Co合金圆棒表面进行打磨处理，去除Fe-Co合金圆棒的表面氧化层和缺陷。优选的：热轧过程中，控制终轧温度不低于700℃，低于700℃时终止热轧，回炉保温10-20分钟后继续热轧。优选的：热拉拔Fe-Co合金盘条前进行酸洗和碱洗处理，冷拉拔完成后对Fe-Co合金丝进行酸洗和碱洗处理，去除表面氧化层。优选的：冷拉拔过程中进行固溶处理，处理温度500-700℃，处理时间1-3小时，冷却方式为水冷或空冷。与现有技术相比，本专利技术技术效果包括：1、本专利技术解决了现有磁致伸缩合金丝磁性能和力学性能不稳定的难题。Fe-Co磁致伸缩材料的制备工艺简单易行，磁性能和力学性能稳定，磁致伸缩系数达到80×10-6，较之传统铁镍合金的磁致伸缩性能高出近5倍之多，且不会对其它磁性能产生负面影响。2、本专利技术通过添加Mn、V、Cu、Ti、Al等元素提升磁致伸缩线材的韧性和抗拉性能，使合金丝的直径达到0.5-1.0mm。3、对Fe-Co系合金磁致伸缩线材的制备优化和改善降低了制备成本，而且可以提升材料制备的稳定性，便于进行大规模批量化生产。进而实现Fe-Co系合金磁致伸缩合金丝在传感器中的广泛应用。附图说明图1是本专利技术中Fe26.5Co73Y0.5磁致伸缩合金丝的磁致伸缩性能曲线图；图2是本专利技术中Fe20Co79Mn0.8Tb0.2磁致伸缩合金丝的磁致伸缩性能曲线图；图3是本专利技术中Fe23.2Co76Cu0.5Ce0.3磁致伸缩合金丝的磁致伸缩性能曲线图。具体实施方式下面参考示例实施方式对本专利技术技术方案作详细说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本专利技术更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。Fe-Co基磁致伸缩合金丝的制备方法，采用热拉拔法制备，具体如下：步骤1：按照合金成分的质量百分比进行配料，并加入适量的烧损量；将配料放入真空感应炉中，抽真空至5-10Pa，通入氩气保护进行熔炼，熔炼完毕后浇铸成圆柱形Fe-Co合金铸锭；Fe-Co基磁致伸缩合金，合金成分的重量百分比为：Fe100-x-y-zCoxMyREz，M为Mn、V、Cu、Ti、Al中的一种或多种，RE为La、Ce、Pr、Tb、Dy、Y、Er中的一种或多种，其中x＝60-80，y＝0-10，z＝0.1-1.0，余量为Fe。Fe-Co合金铸锭进行表面进行打磨处理，去除表面氧化层和缺陷，最终获得表面光洁的Fe-Co合金铸锭。步骤2：将Fe-Co合金铸锭加热至600-900℃，保温1-3小时后进行锻造，最终锻造至直径30-35mm的Fe-Co合金圆棒；控制终锻温度不低于500℃，低于500℃时终止锻造，回炉保温10-30分钟后继续锻造。完成锻造后对Fe-Co合金圆棒表面进行打磨处理，去除Fe-Co合金圆棒的表面氧化层和缺陷，最终获得表面光洁的Fe-Co合金圆棒。步骤3：将经过Fe-Co合金圆棒加热至800-1000℃，采用四辊轧机进行热轧，其中，总轧制道次为7-10次，制备出直径7.0-8.0mm的Fe-Co合金盘条；需控制终轧温度不低于700℃，低于700℃时终止热轧，回炉保温10-20分钟后继续热轧。步骤4：将Fe-Co合金盘条加热至800-1000℃，采用卧式拔丝机进行热拉拔，其中，总拉拔道次为8-10次，制备出直径2.5-3.5mm的Fe-Co合金丝；热拉拔Fe-Co合金盘条前进行酸洗和碱洗处理，去除表面氧化层。步骤5：将Fe-Co合金丝进行表面处理，采用卧式拔丝机进行冷拉拔，其中，总拉拔道次20-25次，直径0.5-1.0mm的Fe-Co基磁致伸缩丝；冷拉拔完成后对Fe-Co合金丝进行酸洗和碱洗处理，去除表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Fe‑Co基磁致伸缩合金，其特征在于：合金成分的重量百分比为Fe100‑x‑y‑zCoxMyREz，M为Mn、V、Cu、Ti、Al中的一种或多种，RE为La、Ce、Pr、Tb、Dy、Y、Er中的一种或多种，其中x＝60‑80，y＝0‑10，z＝0.1‑1.0，余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种Fe-Co基磁致伸缩合金，其特征在于：合金成分的重量百分比为Fe100-x-y-zCoxMyREz，M为Mn、V、Cu、Ti、Al中的一种或多种，RE为La、Ce、Pr、Tb、Dy、Y、Er中的一种或多种，其中x＝60-80，y＝0-10，z＝0.1-1.0，余量为Fe。2.如权利要求1所述Fe-Co基磁致伸缩合金，其特征在于：x＝65-75，y＝0，z＝0.1-1.0，余量为Fe。3.如权利要求1所述Fe-Co基磁致伸缩合金，其特征在于：x＝65-75，y＝0-5，且65≤x+y≤80，z＝0.1-1.0，余量为Fe。4.一种Fe-Co基磁致伸缩合金丝的制备方法，包括：按照合金成分的质量百分比进行配料，并加入适量的烧损量；将配料放入真空感应炉中，抽真空至5-10Pa，通入氩气保护进行熔炼，熔炼完毕后浇铸成圆柱形Fe-Co合金铸锭；合金成分的重量百分比为Fe100-x-y-zCoxMyREz，M为Mn、V、Cu、Ti、Al中的一种或多种，RE为La、Ce、Pr、Tb、Dy、Y、Er中的一种或多种，其中x＝60-80，y＝0-10，z＝0.1-1.0，余量为Fe；将Fe-Co合金铸锭加热至600-900℃，保温1-3小时后进行锻造，最终锻造至直径30-35mm的Fe-Co合金圆棒；将经过Fe-Co合金圆棒加热至800-1000℃进行热轧，其中，总轧制道次为7-10次，制备出直径7.0-8.0mm的Fe-Co合金盘条；将Fe-Co合金盘条加热至800-1000℃进行热拉拔，其中，总拉拔道次...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝宏波，张光睿，王婷婷，乔禹，梁雨萍，江丽萍，吴双霞，
申请(专利权)人：包头稀土研究院，瑞科稀土冶金及功能材料国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15