一种高强度软磁合金及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度软磁合金及其制作方法，属于合金材料加工处理领域，该高强度软磁合金通过特殊冶炼及冷热加工工艺，显著提升了高强度软磁合金的机械性能，使该合金的抗拉强度能够达到1200MPa以上，屈服强度达到700MPa以上，使用本发明专利技术的高强度软磁合金制作的产品寿命也相应提升了150%，电机转速可达3万转以上。

A high strength soft magnetic alloy and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种高强度软磁合金及其制作方法
本专利技术属于合金材料加工处理领域，尤其涉及一种高强度软磁合金及其制作方法。
技术介绍
软磁合金是一种重要的金属软磁材料，具有良好的磁性能，其居里温度高达980℃，常温下的饱和磁感应强度可以高达2.4T，同时具有较高的磁导率和低矫顽力。软磁铁合金主要应用于变压器和电动机中，以及用于制作电话机膜片、高速打印机嵌铁及接收机线圈等，该合金与其他材料相比，可以显著降低重量、减少体积，在航空、航天等领域具有其它材料不可替代的应用地位，其中最主要的应用就是制作航空发电机核心部件——转子和定子。目前，用于制造航空航天电机的软磁合金材料主要有：符合国标GB/T14986-2008的1J22，美国卡本特Hiperco50Alloy,Hiperco50HSAlloy,Hrperco50，俄罗斯牌号49Kφ，法国牌号AFK502，英国牌号Permendur49，国内近年来也有相应的生产企业，但能满足要求、稳定供货的生产厂家仍然不多。国标的电机软磁合金材料，存在矫顽力高，磁感应强度低、机械性能低的问题，而国外先进的软磁合金材料，虽然其矫顽力等性能较国内有少许优势，但价格昂贵，生产周期长，不能满足国内小批次、多品种的采购需求，存在依赖国外进口而受制于人的严重问题；更加关键的是，作为航空航天所用的关键材料必须实现百分百国产化，因而其机械性能和强度还需进一步提高。现有技术中，无论是国际、还是国内软磁合金，虽然具备良好的磁性能，但是其机械性能较差、强度较低，经过测试：铁钴系或是铁钴钒系合金带材软态的抗拉强度最高只有520MPA，屈服强度最高只有200MPA，严重影响了产品的使用寿命和电机转速。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高强度软磁合金及其制作方法，该高强度软磁合金通过特殊冶炼及冷热加工工艺，显著提升了高强度软磁合金的机械性能，使该合金的抗拉强度能够达到1200MPa以上，屈服强度达到700MPa以上，使用本专利技术的高强度软磁合金制作的产品寿命也相应提升了150%，电机转速可达3万转以上。为了实现上述系统，本专利技术采取的技术方案是：一种高强度软磁合金的化学成分由48-51重量份的钴、0.5-1.5重量份的钒、0.5-1.2重量份的钼、小于等于0.03重量份的碳、小于等于0.01重量份的铼、以及46.26-51重量份的铁组成。优选的，所述铼的含量为0.001至0.01重量份。上述高强度软磁合金具有如下有益效果：本专利技术在铁钴钒系软磁合金的基础上，加入强化合金的元素金属钼，对现有合金中的钒含量进行改变，利用金属钼在铁钴钒合金中起到固溶强化的效果。经过测试，该合金的矫顽力Hc小于等于400A/m,饱和磁感应强度B800大于等于1.9T，饱和磁感应强度B1600大于等于2.15T，饱和磁感应强度B4000大于等于2.25T，饱和磁感应强度B8000大于等于2.3T，抗拉强度大于等于1200MPA，屈服强度大于等于700MPA。一种高强度软磁合金的制作方法，包括如下步骤：（A1）真空冶炼：将配置好的原材料装入真空感应炉中进行真空冶炼，使用真空感应炉对钢液进行真空脱氧、脱碳，控制炉中的真空度小于等于0.45Pa,控制炉中的温度为1500-1750℃，使得钢液中碳含量小于等于55ppm，氧含量小于等于55ppm，原材料包括48-51重量份的钴、0.5-1.5重量份的钒、0.5-1.2重量份的钼、小于等于0.03重量份的碳、小于等于0.01重量份的铼、以及46.26-51重量份的铁；（A2）浇注：使用真空冶炼后的钢液浇筑钢锭；（A3）扒皮：扒去所述钢锭的氧化皮并清理表面残渣；（A4）锻造：将扒皮清理后的钢锭通过加热炉加热至1150-1300℃、保温3.5-4.5h，保温结束后将钢锭锻造成扁坯；（A5）成型：修磨扁坯表面，并将修磨后的扁坯通过加热炉加热至1150-1300℃、保温3.5-4.5h，保温结束后将扁坯热轧成带坯；（A6）淬火：将热轧后的带坯放入冰盐水中淬火；（A7）修磨冷轧：将淬火后的带坯修磨、冷轧至成品带材；（A8）热处理：将带材装入热处理炉中加热至700-980℃，加热过程中向热处理炉的加热腔中持续通入氢气保护，将加热至700-980℃的带材在氢气环境中保温3-4h，保温结束后以80-120℃/h的冷却速度，将带材快速冷却至500-780℃，再以大于200℃/h的冷却速度，将500-780℃的带材快速冷却至290-330℃出炉；（A9）检测：测试出炉带材，以保证达到产品的磁性能指标：矫顽力Hc小于等于400A/m,饱和磁感应强度B800大于等于1.9T，饱和磁感应强度B1600大于等于2.15T，饱和磁感应强度B4000大于等于2.25T，饱和磁感应强度B8000大于等于2.3T，抗拉强度大于等于1200MPA，屈服强度大于等于700MPA。优选的，在热处理炉的加热腔中设置有氩气喷管，氩气喷管通过阀门连接有液态氩气源，利用低温氩气以设定的冷却速度冷却软磁合金带材。在热处理炉的加热腔中设置有氢气喷管，氢气喷管通过阀门连接有液态氢气源，利用氢气喷管在加热过程中向热处理炉的加热腔中持续通入氢气保护软磁合金带材。一种高强度软磁合金的制作方法，具有如下有益效果：（1）氢气环境热处理技术方案，将待加工材料放入热处理炉中加热，加热过程中向热处理炉的加热腔中持续通入氢气，在氢气环境中能够有效避免材料氧化，净化材料，提高磁性能。（2）快冷方案：利用低温氩气以设定的冷却速度冷却带材，这种快速冷却方案依靠低温氩气，通过快速冷却能够阻止晶相组织的有序化，降低脆性，提高磁性能。（3）低温淬火技术：利用冰盐水对热轧后的带坯进行淬火，提升了材料的机械性能。具体实施方式在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。实施例一一种高强度软磁合金的方法通过如下步骤制作：1）真空冶炼：将配置好的原材料装入真空感应炉中进行真空冶炼，使用真空感应炉对钢液进行真空脱氧、脱碳，控制炉中的真空度小于等于0.45Pa,控制炉中的温度为1500℃，使得钢液中碳含量小于等于55ppm，氧含量小于等于55ppm；具体的，本实施例中，原材料包括48重量份的钴、0.5重量份的钒、0.5重量份的钼、小于等于0.03重量份的碳、小于等于0.01重量份的铼、以及51重量份的铁，具体的，包括0.01-0.02重量份的碳、0.001-0.005重量份的铼。需要说明的是，若包含杂质，例如C、Si、Mn、P、S、Ni和Cu等，则杂质的含量越低越好。2）浇注：使用真空冶炼后的钢液浇筑钢锭；3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度软磁合金，其特征在于，化学成分由48-51重量份的钴、0.5-1.5重量份的钒、0.5-1.2重量份的钼、小于等于0.03重量份的碳、小于等于0.01重量份的铼、以及46.26-51重量份的铁组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度软磁合金，其特征在于，化学成分由48-51重量份的钴、0.5-1.5重量份的钒、0.5-1.2重量份的钼、小于等于0.03重量份的碳、小于等于0.01重量份的铼、以及46.26-51重量份的铁组成。


2.根据权利要求1所述的高强度软磁合金，其特征在于，所述铼的含量为0.001至0.01重量份。


3.根据权利要求1所述的高强度软磁合金，其特征在于，矫顽力Hc小于等于400A/m,饱和磁感应强度B800大于等于1.9T，饱和磁感应强度B1600大于等于2.15T，饱和磁感应强度B4000大于等于2.25T，饱和磁感应强度B8000大于等于2.3T。


4.根据权利要求1所述的高强度软磁合金，其特征在于，抗拉强度大于等于1200MPA，屈服强度大于等于700MPA。


5.制作如权利要求1至4中任意一项所述的高强度软磁合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（A1）真空冶炼：将配置好的原材料装入真空感应炉中进行真空冶炼，使用真空感应炉对钢液进行真空脱氧、脱碳，控制炉中的真空度小于等于0.45Pa,控制炉中的温度为1500-1750℃，使得钢液中碳含量小于等于55ppm，氧含量小于等于55ppm，原材料包括48-51重量份的钴、0.5-1.5重量份的钒、0.5-1.2重量份的钼、小于等于0.03重量份的碳、小于等于0.01重量份的铼、以及46.26-51重量份的铁；
（A2）浇注：使用真空冶炼后的钢液浇筑钢锭；
（A3）扒皮：扒去所述钢锭的氧化皮并清理表面残渣；
（A4）锻造...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，
申请(专利权)人：陕西新精特钢研精密合金有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61