一种Fe-Al-B磁致伸缩薄片材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及到一种Fe-Al-B磁致伸缩薄片材料及其制备方法。其中材料的成分（原子分数）满足通式：Fe100-x-yAlxBy，x=15~26，y=0.03~0.5，余量为Fe。所获得的Fe-Al-B磁致伸缩薄片材料具有强的高斯织构，沿轧向具有优异的磁致伸缩性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁性材料领域，特别涉及。
技术介绍
铁磁体在外磁场中被磁化时，其长度及体积均发生变化，这个现象被称为磁致伸缩。磁致伸缩材料通常是指沿某一方向具有较大磁致伸缩应变的材料。线磁致伸缩应变通常用λ表示，X=AL/L (L为材料原始长度，Λ L为磁化状态改变时样品长度的变化量)。单晶体的磁致伸缩应变具有晶体学方向性，通常沿不同的晶体学方向具有不同的磁致伸缩应变值。因此，对于多晶磁致伸缩材料来说，总是希望得到沿具有最大磁致伸缩应变晶体学方向的取向多晶材料。 金属磁致伸缩材料的一个主要应用就是制作换能器。以Tb-Dy-Fe为代表的超磁致伸缩材料虽然具有磁致伸缩应变大、能量转换效率高等优良的性能，但由于其质地较脆，塑性很差，加工性差，原材料成本高等，限制了该材料的应用；新兴的Fe-Ga磁致伸缩合金薄片也存在成本较高、磁致伸缩性能不均匀的劣势；传统的金属磁致伸缩材料包括镍、铁镍合金、铁铝合金、铁钴合金等，虽然其磁致伸缩应变值较低，但由于其力学性能好、成本低廉，在磁致伸缩换能器中仍有广泛的应用；而这其中铁铝合金具有最诱人的应用空间，其原材料成本低廉、磁致伸缩应变值较高(单晶体沿〈100〉晶体学方向可达IlOX 10_6)、能量转换效率高。早在20世纪四五十年代，人们就发现铝的质量分数为9%到13%的铁铝合金(原子百分数约为16. 1%到23. 6%)具有较高的磁致伸缩应变值，美国、日本、苏联更是组织了大量研究人员对该材料进行研究。不过稍后兴起的压电陶瓷材料由于具有更高的应变和能量转换效率，使得铁铝合金逐渐淡出了人们的视野。近年来，随着超声学的逐渐发展，人们希望能够做出大功率甚至是超大功率的超声换能器，而压电陶瓷材料由于其机械性能差、易发热失效等缺点而难以胜任，于是人们又将目光转向了磁致伸缩材料。作为磁致伸缩材料的Fe-Al合金通常含铝10%或13% (原子百分数约为18. 7%或23. 6%);前者饱和磁致伸缩应变值较大，后者各项异性常数K1较小。已有的研究资料表明，Al原子分数约为19%的铁铝合金单晶的磁致伸缩应变λ 100约为95Χ10_6，(R.C. Hall, Magnetostriction of AluminumIron Single Crystals in the Region of 6to 30 Atomic Percent Aluminum. Journal of Applied Physics,1957，28 (6):707-713.)。通过适当退火处理后其磁致伸缩应变值还有进一步的提高，约为110X 10—6。(R.C. HalI, Single Crystal Anisotropy and Magnetostriction Constants ofSeveral Ferromagnetic Materials Including Alloys of NiFej SiFej AlFej CoNij andCoFej Journal of Applied Physics，1959，30 (6) :816-819.)。无织构的铁银合金多晶磁致伸缩应变值低，人们通常通过控制织构的方法来提高铁铝多晶合金的磁致伸缩性能。铁铝合金单晶沿〈100〉方向具有最大的磁致伸缩应变值，因此，可以通过获得高斯织构{110}〈001〉或立方织构{100}〈001〉来提高铁铝多晶合金的磁致伸缩性能。二十世纪六十年代，Borodkina和Bulycheva等人曾详细探讨了通过织构控制来改善Fe_10%Al合金多晶薄片磁致伸缩性能的可能性。他们采用冷轧、中间退火、冷轧的工艺来获得薄片材料，冷轧变形量控制在50%飞0%。该薄片材料于900°C退火两小时后，材料具有弱的高斯织构{110}〈001〉和立方织构{100}〈001〉，其磁致伸缩应变值约为42X10' (E. P. Wohlfarth主编，刘增民等译，铁磁材料磁有序物质特性手册卷II，电子工业出版社，北京，1993:81)。Fe-13%A1合金磁致伸缩应变值较大，，磁各向异性常数K1小，也是一种常用的磁致伸缩材料；不过随着铝含量的增大，该材料塑性差，冷轧非常困难。铁招合金作为软磁材料的一个体系,20世纪七八十年代,在我国进行了较为详细的研究，并给出了相应的国家标准，(GB/T 14986-2008，高饱和、磁温度补偿、耐蚀、铁铝、恒磁导率软磁合金)。其中给出的lJ13(Fe-13%Al)温轧带材的磁致伸缩应变值约为35X10_6，但铁铝合金作为一种磁致伸缩材料在我国未进行详细的研究。近年来，随着超声波应用的不断拓展，低频大功率超声换能器显示出了广阔的应用前景，而铁铝合金作为一种低成本的磁致伸缩材料，其用量也有逐年增加的趋势。而现阶段我国几乎没有厂家生产这种材 料，少数换能器厂家主要是靠从国外进口来满足生产需求，进口材料的磁致伸缩应变值也通常仅为40X 10_6左右。铁铝合金薄片的生产过程包括热轧、温轧、冷轧、中间退火及最后的再结晶退火，其中冷轧总变形量及最后的再结晶退火是生产过程中主要控制的工艺过程。其冷轧总变形量控制在509Γ70%，再结晶退火在干氢气气氛中进行，退火温度通常低于900°C。其主要原理是控制轧制变形量和随后的热处理工艺，通过再结晶及随后晶粒的正常长大来获得一次再结晶织构。然而这样获得的织构强度不高，并且对于Al原子百分数大于22% (质量分数约为12%)的Fe-Al 二元合金，其塑性很差，轧制非常困难，轧制道次多，需要反复中间退火。有必要提供一种具有强高斯织构、磁致伸缩性能优良的铁铝合金磁致伸缩薄片材料以及一种简易的制备方法。
技术实现思路
一方面，本专利技术的目的是提供一种制备Fe-Al-B磁致伸缩薄片材料的方法，其中，所述材料的成分(原子分数)满足通式FeiQQ_x_yAlxBy，其中，x=15^26, y=0. 03、. 5，余量为Fe,该法包括以下步骤(I)按照所述材料的成分进行配料，在真空保护气氛下将配料冶炼浇注成铸态合金徒;(2)将铸态合金锭在1000°C 1200°C的温度下进行锻造，形成矩形锻坯；(3)将锻造后的锻坯在900°C 1200°C的温度下进行热轧形成热轧板；(4)将热轧板在450°C飞00°C的温度下进行温轧形成温轧板，温轧板的厚度在O.5 O. 9mm之间；(5)将温轧板在600°C 800°C的温度下退火O. 5^3小时；(6)将退火后的温轧板进行酸洗，酸洗后在100°C以下进行冷轧；(7)对冷轧板进行退火，其中升温至退火温度850°C 1200°C，保温广8小时后冷却至室温。优选地，热轧单道次变形量在25°/Γ35%之间；温轧单道次变形量在20°/Γ30%之间；冷轧总变形量为60°/Γ90%，冷轧单道次变形量在15°/Γ40%之间。优选地，在对冷轧板进行退火的步骤中，所述退火温度为1000°C 1200°C，在升温至所述退火温度之前，抽真空至O. IPa以下，以混有氮气的氩气为保护气体。可选地，在对冷轧板进行退火的步骤中，所述退火温度为850°C 1000°C，所退火过程在非真空或流动气氛下进行。可选地，在对冷轧板进行退火的步骤中，在所述退火温度保温广8小时之后，快速冷却至400°C 650°C，保温O.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Fe?Al?B磁致伸缩薄片材料的制备方法，其特征在于，所述材料的成分（原子分数）满足通式：Fe100?x?yAlxBy，其中，x=15~26，y=0.03~0.5，余量为Fe，所述制备方法包括以下步骤:（1）按照所述材料的成分进行配料，在真空保护气氛下将配料冶炼浇注成铸态合金锭；（2）将铸态合金锭在1000℃~1200℃的温度下进行锻造，形成矩形锻坯；（3）将锻造后的锻坯在900℃~1200℃的温度下进行热轧形成热轧板；（4）将热轧板在450℃~600℃的温度下进行温轧形成温轧板，温轧板的厚度在0.5~0.9mm之间；（5）将温轧板在600℃~800℃的温度下退火0.5~3小时；（6）将退火后的温轧板进行酸洗，酸洗后在100℃以下进行冷轧；（7）对冷轧板进行退火，其中升温至退火温度850℃~1200℃，保温1~8小时后冷却至室温。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李纪恒，肖锡铭，张茂才，
申请(专利权)人：无锡正一生源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：