一种多组元多功能高强绿色合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多组元多功能高强绿色合金及其制备方法，所述多组元多功能高强绿色合金以回收不锈钢和回收铝合金作为原料熔炼得到，按质量百分比计，回收不锈钢78～95wt％、回收铝合金5～22wt％。本发明专利技术制备的多组元合金成本低廉，具有高强度特征，同时具备高电阻率、低矫顽力，且在920K以下的宽温度范围内拥有良好的电阻率稳定性；可在高频磁场下使用，可应用于无线电、电子仪器、航天航空、遥控及自动控制设备等领域。动控制设备等领域。动控制设备等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种多组元多功能高强绿色合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属材料制备
，具体涉及到一种多组元多功能高强绿色合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]全球每年生产的大量合金被广泛应用于诸多领域，同样每年有许多合金从各大领域当中“退役”成为可回收合金。人们通过可回收合金再利用达到降低合金制备成本以及实现可持续绿色发展的目的。但目前再利用合金通常仅使用其较为普通的单一性能，如高强度等。如此，再利用合金的应用有着诸多限制。因此若是能够开发多功能绿色合金，对于降低合金制备成本，扩宽再利用合金应用领域，发展绿色低碳经济具有十分重要的意义。
[0003]近年来，出现采用电驱动装置和电子控制装置实现产品的驱动、自动控制和多功能化的趋势，关键的核心材料之一就是软磁合金。软磁合金是指矫顽力低于1000A/m的合金，易于磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。软磁合金在各种器件中起到能量耦合传递及转换的作用，从而损耗成为一个重要指标。软磁合金材料的损耗分为磁滞损耗、涡流损耗以及剩余损耗，而在中高频应用当中涡流损耗尤为明显。例如具有高导磁率的坡莫合金常用于中高频变压器的铁芯当中，但由于其电阻率低导致涡流损耗大，造成温升高、成本高、效率低。涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电阻率等因素有关。人们常将铁心用许多表面涂有薄层绝缘漆或绝缘氧化物的铁磁导体薄片(例如硅钢片)叠成，这样能够提高电阻率进而减少涡流损耗，但是非磁性相绝缘材料的加入会导致材料磁导率和饱和磁化强度降低。因此开发自身具有高电阻率的软磁合金不仅可以简化繁琐的制备工艺，还可以降低制备成本。若是能以回收合金代替纯金属作为制备软磁合金的原料，则有希望得到低成本、多功能的多组元合金，同时还可以减少碳排放促进经济可持续绿色发展。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]本专利技术的其中一个目的是提供一种多组元多功能高强绿色合金，解决现有再利用合金功能单一以及多组元合金成本昂贵的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种多组元多功能高强绿色合金，按合金中各元素原子百分比计，由如下组分组成：Fe 40～65at％、Cr 10～20at％、Al 7～36at％、Ni 4～9at％以及微量元素Mn、Mg、Cu、Si，微量元素原子百分比均在0.1～2.5at％；
[0008]其中，所述多组元多功能高强绿色合金以回收不锈钢和回收铝合金作为原料熔炼
得到，按质量百分比计，回收不锈钢78～95wt％、回收铝合金5～22wt％。
[0009]作为本专利技术多组元多功能高强绿色合金的一种优选方案，其中：所述多组元多功能高强绿色合金具有如下特性：
[0010](a)室温下压缩屈服强度为800～1300MPa；
[0011](b)室温下极限抗压强度为1350～2000MPa；
[0012](c)室温下压缩应变为5～35％；
[0013](d)矫顽力为100～900A/m；
[0014](e)合金在920K以下的宽温度范围内，电阻率为100～180μΩ
·
cm，电阻温度系数为
‑
300至+300ppm/K。
[0015]作为本专利技术多组元多功能高强绿色合金的一种优选方案，其中：所述回收不锈钢选自200系或300系不锈钢，包括来自家用不锈钢门窗、不锈钢管、餐具中的回收不锈钢。例如，选自201、202、204等200系不锈钢；304、304L、316等300系不锈钢。
[0016]作为本专利技术多组元多功能高强绿色合金的一种优选方案，其中：所述回收铝合金选自2系铝合金，包括来自工厂加工所剩余料、家用铝合金门窗、日用铝合金工具中的回收铝合金。例如，选自2011、2024、2036等2系铝合金。
[0017]本专利技术的另一个目的是提供多组元多功能高强绿色合金的制备方法，包括，
[0018]按质量比配取回收不锈钢和回收铝合金原料；
[0019]使用真空电弧熔炼或真空感应熔炼制备多组元合金材料。
[0020]作为本专利技术多组元多功能高强绿色合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述熔炼，在真空或惰性气体氛围下熔炼。
[0021]作为本专利技术多组元多功能高强绿色合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述在真空下熔炼，熔炼炉内真空度为1～0.0001帕。
[0022]作为本专利技术多组元多功能高强绿色合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述在惰性气体氛围下熔炼，熔炼炉内惰性气体压力为0.000001～5兆帕。
[0023]作为本专利技术多组元多功能高强绿色合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述熔炼，熔炼温度为1623～2473K，熔炼时间为0.01～1小时。
[0024]作为本专利技术多组元多功能高强绿色合金的制备方法的一种优选方案，其中：还包括，对回收不锈钢和回收铝合金进行表面氧化层和/或锈迹进行去除、清洗的步骤。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0026]本专利技术制备的多组元合金成本低廉，其基体呈现体心立方结构特征，并存在弥散分布的纳米颗粒；具有高强度特征，同时具备高电阻率、低矫顽力，且在920K以下的宽温度范围内拥有良好的电阻率稳定性；可在高频磁场下使用，可应用于无线电、电子仪器、航天航空、遥控及自动控制设备等领域。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0028]图1为本专利技术实施例1提供的多组元多功能高强绿色合金材料的XRD谱图。
[0029]图2是本专利技术实施例1提供的多组元多功能高强绿色合金材料的扫描电镜形貌图及EBSD相分布图。
[0030]图3是本专利技术实施例1提供的多组元多功能高强绿色合金材料晶界富铬、锰处的扫描电镜能谱面分布图。
[0031]图4是本专利技术实施例1提供的多组元多功能高强绿色合金材料的透射电镜明场图像及其对应红框内的能谱面分布图。
[0032]图5是本专利技术实施例1提供的多组元多功能高强绿色合金材料的透射电镜明场图像及其对应的选取电子衍射谱图。
[0033]图6是本专利技术实施例1提供的多组元多功能高强绿色合金材料的室温压缩曲线图。
[0034]图7是本专利技术实施例1提供的多组元多功能高强绿色合金材料的电阻率
‑
温度曲线图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多组元多功能高强绿色合金，其特征在于：按合金中各元素原子百分比计，由如下组分组成：Fe 40～65at％、Cr 10～20at％、Al 7～36at％、Ni 4～9at％以及微量元素Mn、Mg、Cu、Si，微量元素原子百分比均在0.1～2.5at％；其中，所述多组元多功能高强绿色合金以回收不锈钢和回收铝合金作为原料熔炼得到，按质量百分比计，回收不锈钢78～95wt％、回收铝合金5～22wt％。2.如权利要求1所述的多组元多功能高强绿色合金，其特征在于：所述多组元多功能高强绿色合金具有如下特性：(a)室温下压缩屈服强度为800～1300MPa；(b)室温下极限抗压强度为1350～2000MPa；(c)室温下压缩应变为5～35％；(d)矫顽力为100～900A/m；(e)合金在920K以下的宽温度范围内，电阻率为100～180μΩ
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cm，电阻温度系数为
‑
300至+300ppm/K。3.如权利要求1或2所述的多组元多功能高强绿色合金，其特征在于：所述回收不锈钢选自200系或300系不锈钢，包括来自家用不锈钢门窗、不锈钢管、餐具中的回收不锈钢。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志明，龚荣根，严定舜，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：