一种NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金及其制备方法，属于磁性材料技术领域。本发明专利技术通过在Co

A NiMn doped CoFe based polycrystalline soft magnetic alloy and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金及其制备方法
本专利技术涉及一种NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金及其制备方法，属于磁性材料

技术介绍
CoFe基软磁合金，其系列合金又名“Permendur”，由于其具有稳定的磁化率、极高的磁导率、优异的磁致伸缩性能、优异的能量吸收性能以及低廉的成本优势而在传感器、换能器、微位移驱动、减噪、减振、智能机器人、燃油喷射、波动采油等领域具有重要的应用前景。但由于CoFe基软磁合金本身的力学性能较差，这也限制了其在很多工程应用领域的应用。因此在保持CoFe基软磁合金本身优异的性能同时，开发出兼具优异力学性能的新系列CoFe基软磁合金是非常必要的。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金，通过在Co70Fe30合金中加入NiMn合金基团，在保持了Co70Fe30合金本身优异的合金软磁性能、磁致伸缩性能、低廉的成本等优势的同时，大大提高了合金的力学性能；本专利技术的目的之二在于提供一种NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金的制备方法，该方法过程简单便捷，成品率高，绿色环保，不需要使用昂贵的大型仪器设备，可以快速低成本地在工业生产中推广应用。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金，所述合金的化学式表达式记为(Co70Fe30)100-x(NiMn)x，x＝2.5～20。其中，2.5≤x≤10时，(Co70Fe30)100-x(NiMn)x合金兼具高强度、高饱和磁化强度及优异的磁致伸缩性能；10＜x≤20时，(Co70Fe30)100-x(NiMn)x合金兼具高延伸率及较高的饱和磁化强度。本专利技术所述NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金的制备方法，包括以下步骤：步骤1.Ni和Mn按照1:1的原子比配料，并在真空条件下熔炼，得到NiMn合金锭；步骤2.按照(30-0.3x)：(70-0.7x)：x的原子比将Fe、Co及NiMn合金锭放入高真空电弧熔炼炉的坩埚中，然后进行熔炼，得到本专利技术所述的合金。进一步地，选用纯度大于99.9％的Fe、Co、Ni以及Mn单质作为原料；另外，使用前先将其表面的氧化皮打磨干净，然后在丙酮溶液中超声清洗，最后烘干备用。进一步地，采用高真空感应熔炼炉熔炼制备NiMn合金锭，具体操作如下：先对高真空感应熔炼炉抽真空至2×10-2Pa以下，然后充入氩气至炉内气压达到0.05MPa～0.06MPa，再利用感应加热将纯镍及纯锰熔炼成金属液，待金属原料完全熔化后，将熔化的金属液倒入模具内进行冷却凝固，得到NiMn合金锭。进一步地，采用高真空电弧熔炼炉熔炼的具体操作如下：先对高真空电弧熔炼炉抽真空至2.5×10-3Pa以下，然后充入氩气至炉内气压达到0.05MPa～0.06MPa，再在2A～4A的熔炼电流下进行反复熔炼3～5次，每次熔炼的时间为4min～6min，除第一次以及最后一次外其余熔炼时进行搅拌。有益效果：(1)本专利技术所述(Co70Fe30)100-x(NiMn)x合金，在保持Co70Fe30合金优异的软磁性能及磁致伸缩性能、低廉的成本等优势的同时，还兼具优异的力学性能，尤其是2.5≤x≤10时，该合金具有极高的强度，并且延伸率相比其他CoFe基软磁合金也有较大提高，对于服役环境要求更低，且服役时间更长；而10＜x≤20时，该合金具有极高的延伸率，相对于其他种类CoFe基软磁合金，当需要对其进行拉拔、冷轧等变形加工时具有极大的优势；(2)本专利技术所述(Co70Fe30)100-x(NiMn)x合金，选用的原料成本低廉，制备过程简单便捷，缺陷率低，成品率高，并且制备过程中不会产生污染。附图说明图1为实施例1～5制备的(Co70Fe30)100-x(NiMn)x合金以及对比例1制备的Co70Fe30合金的真应力-应变曲线对比图。图2为实施例1～4制备的(Co70Fe30)100-x(NiMn)x合金以及对比例1制备的Co70Fe30合金沿磁场方向的磁致伸缩曲线对比图。图3为实施例1～5制备的(Co70Fe30)100-x(NiMn)x合金以及对比例1制备的Co70Fe30合金的磁化曲线对比图。图4为实施例1制备的(Co70Fe30)97.5(NiMn)2.5合金的透射电子显微镜衍射斑点图。图5为对比例1制备的Co70Fe30合金的反极图(IPF图)。图6为实施例1制备的(Co70Fe30)97.5(NiMn)2.5合金的IPF图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。以下实施例中所提到的主要试剂信息详见表1，主要仪器设备信息详见表2。表1表2采用应变片电阻测量法测试实施例中所制备的(Co70Fe30)100-x(NiMn)x合金以及Co70Fe30合金的磁致伸缩系数，测试试样为8mm×6mm×2mm的平板状，具体测试步骤如下：(1)选择好确定的方向，并且所有样品的测试面和方向相同，粘贴上电阻应变片；(2)将样品与应变仪连接成一个电流回路，放置于电磁铁中央区域，再把高斯计安装在样品表面上面1mm处，设置磁场从0Oe至5000Oe，从5000Oe至-5000Oe，从-5000Oe至0Oe，连通电源开始进行测试；(3)在磁场变化的过程中，块体样品长度发生变化引起电阻应变片长度的变化，进而导致应变片的电阻发生变化，应变仪测量得到应变片电阻的变化，经过计算机软件的换算得到样品的形变量，即磁致伸缩应变值的大小。使用电子万能材料试验机测试实施例中所制备的(Co70Fe30)100-x(NiMn)x合金以及Co70Fe30合金的力学性能，测试试样为平板状，标距为10mm，截面尺寸为3mm×1mm，具体测试步骤如下：(1)将拉伸试样安装在拉伸卡具上，并将卡具接头安装在电子万能材料试验机对应接口处，并在样品标距两端各画一个点作为标记；(2)预紧试样，定位视频引伸计标距，并设置拉伸速率为0.01mm/s；(3)调零后开始拉伸试验，直至样品断裂后结束试验，计算机记录下的数据即为所测材料的力学性能数据。实施例1(Co70Fe30)97.5(NiMn)2.5合金的具体制备步骤如下：(1)先将Fe、Co、Ni以及Mn单质表面的氧化皮打磨干净，然后放入含有丙酮溶液的烧杯中，并将烧杯置于超声波清洗机中震动清洗5min，随后取出放置于滤纸上用吹风机烘干备用；(2)将表面打磨干净的Ni和Mn按照1:1的原子比配料，并按照从从下至上依次为底Ni、Mn的顺序在高真空熔炼浇铸系统的氧化铝坩埚中布置原料；然后，先对高真空熔炼浇铸系统抽真空至2×10-2Pa以下，再充入氩气(纯度为99.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金，其特征在于：所述合金的化学式表达式记为(Co

【技术特征摘要】
1.一种NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金，其特征在于：所述合金的化学式表达式记为(Co70Fe30)100-x(NiMn)x，x＝2.5～20。


2.根据权利要求1所述的NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金，其特征在于：2.5≤x≤10。


3.根据权利要求1所述的NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金，其特征在于：10＜x≤20。


4.一种如权利要求1至3任一项所述的NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下，
步骤1.Ni和Mn按照1:1的原子比配料，并在真空条件下熔炼，得到NiMn合金锭；
步骤2.按照(30-0.3x)：(70-0.7x)：x的原子比将Fe、Co及NiMn合金锭放入高真空电弧熔炼炉的坩埚中，然后进行熔炼，得到所述合金。


5.根据权利要求4所述的NiMn掺杂的CoFe基多晶软磁合金的制备方法，其特征在于：选用纯度大于99...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂志华，金昊，谭成文，于晓东，宁先进，刘影夏，赵修臣，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11