一种高冲击韧性的高饱和磁感FeCo合金的制备方法与流程

一种高冲击韧性的高饱和磁感feco合金的制备方法
技术领域
1.本发明属于软磁材料的制备技术领域，涉及一种高冲击韧性的高饱和磁感feco合金的制备方法。


背景技术：

2.软磁材料是具有磁
‑
电、磁
‑
热、磁
‑
力转换特性的功能材料。随着科学技术的发展与提高，软磁材料的应用领域不断拓展，不仅应用于传统汽车、计算机、家电及通信等领域，而且在新能源汽车和汽车电子、光伏等新兴领域也逐渐得到广泛的应用。
3.feco合金由于具有目前软磁合金中最高的饱和磁极化强度js和居里温度tc，因此成为许多极端应用环境的重要备选材料。
4.feco合金国内外现有的牌号主要包括1j22、hiperco35、1j27(hiperco27)，对应的co含量分别为50％、35％和27％左右，它们都具有较高的饱和磁感应强度。其中，hiperco35的饱和磁极化强度js最高，可达2.45t。
5.软磁材料在传统的应用中极力避免承受应力作用，更不会承受强烈的冲击力作用。因此，在有关软磁合金的国家标准乃至国际标准中，合金的力学性能指标仅限于拉伸性能，未见到有关合金在冲击载荷作用下的力学性能的要求，具体讲就是合金的冲击韧性或者冲击吸收功性能的要求。
6.对现有商用feco合金的力学性能进行测试分析发现：按照国标要求(bg/t 14986.3
‑
2018)制备的高饱和磁感feco合金中，1j22合金和hiperco27合金的冲击试验均为脆性断裂，冲击吸收功均不足10j，甚至只有1至2j。故此，现有的商用高饱和磁感的feco合金均不能满足某些特殊应用中良好冲击韧性的性能要求。为了提高高饱和磁感feco合金的力学性能，特别是使其具备良好的冲击韧性，本发明提供了一种通过调整热处理工艺，以避免有序相的析出和减小内应力，从而制备具有高冲击韧性的高饱和磁感feco合金的方法。


技术实现要素：

7.本发明解决的技术问题是目前的1j22、hiperco27(1j27)合金冲击试验均为脆性断裂，冲击功仅为个位数，甚至接近于零，不能用于制备满足力学工况苛刻环境的磁性材料结构。
8.为解决上述技术问题，本发明提出一种高冲击韧性的高饱和磁感feco合金的制备方法，所述制备方法包括依次进行的冶炼、锻造、机加工、热处理和性能检测；其中的热处理包括600～1000℃保温后的快冷及150～350℃的低温回火。
9.优选地，所述高饱和磁感feco合金的化学式为：fe
x
co
y
m
z
，其中：m为v、cr、ni、nb、zr、re、cu、c、mn、si、p、s、o中的一种或更多种元素的组合，x、y、z分别表示合金中fe、co、m元素的质量百分比，其中68％≤x≤98％，2％≤y≤32％，0≤z≤20％。
10.优选地，m为v：0
‑
1.8％，cr：0
‑
1.0％，ni：0
‑
1.2％，nb：0
‑
2.4％，zr：0
‑
2.4％，re：0
‑
1.0％，cu：0
‑
0.2％，c：0
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0.04％，mn：0
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0.3％，si：0
‑
0.3％，p：0
‑
0.02％，s：0
‑
0.02％，o：0
‑
0.02％中的一种或更多种元素的组合。
11.优选地，所述的冶炼为真空冶炼。
12.优选地，所述的锻造为热锻，加热装置为天然气加热炉，加热速率为20
‑
100℃/h，保温时间为1.5
‑
8h，始锻温度为1150～1200℃，终锻温度不小于850℃；热锻后空冷，或者喷雾冷却。
13.优选地，所述的机加工根据实际产品的需求进行选择。
14.优选地，所述的600～1000℃保温后的快冷的冷却速率不低于200℃/h，保温时间0.5
‑
5h。
15.优选地，所述的150～350℃低温回火保温时间为0.1～8h。
16.优选地，所述的性能检测包括但不局限于冲击性能检测。
17.优选地，所述的高饱和磁感feco合金冲击吸收功不低于50j。
18.优选地，在高饱和磁感feco合金的制备过程和热处理之间，还可以进行热轧、冷轧、冷拔中的至少一种工艺处理。
19.本发明实施例提供的上述技术方案，至少具有如下有益效果：
20.本发明在高饱和磁感feco合金的制备过程中，通过对机加工制备得到的高饱和磁感feco合金先采用保温后快冷的方式有效避免有序相的析出，随后采用低温回火减小或消除快冷导致的热应力，从而提高高饱和磁感feco合金的冲击韧性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例4的高冲击韧性的高饱和磁感feco合金的冲击断口组织；
23.图2为本发明对比例1的1j27合金的冲击断口组织。
具体实施方式
24.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
25.本发明提出一种高冲击韧性的高饱和磁感feco合金的制备方法，所述制备方法包括依次进行的冶炼、锻造、机加工、热处理和性能检测；其中的热处理包括600～1000℃保温后的快冷及150～350℃的低温回火。
26.特别地，所述高饱和磁感feco合金的化学式为：fe
x
co
y
m
z
，其中：m为v、cr、ni、nb、zr、re、cu、c、mn、si、p、s、o中的一种或更多种元素的组合，x、y、z分别表示合金中fe、co、m元素的质量百分比，其中68％≤x≤98％，2％≤y≤32％，0≤z≤20％。
27.特别地，m为v：0
‑
1.8％，cr：0
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1.0％，ni：0
‑
1.2％，nb：0
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2.4％，zr：0
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2.4％，re：0
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1.0％，cu：0
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0.2％，c：0
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0.04％，mn：0
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0.3％，si：0
‑
0.3％，p：0
‑
0.02％，s：0
‑
0.02％，o：0
‑
0.02％中的一种或更多种元素的组合。
28.特别地，所述的冶炼为真空冶炼。
29.特别地，所述的锻造为热锻，加热装置为天然气加热炉，加热速率为20
‑
100℃/h，保温时间为1.5
‑
8h，始锻温度为1150～1200℃，终锻温度不小于850℃；热锻后空冷，或者喷雾冷却。
30.特别地，所述的机加工根据实际产品的需求进行选择。
31.特别地，所述的600～1000℃保温后的快冷的冷却速率不低于200℃/h，保温时间0.5
‑
5h。
32.特别地，所述的150～350℃低温回火保温时间为0.1～8h。
33.特别地，所述的性能检测包括但不局限于冲击性能检测。
34.特别地，所述的高饱和磁感feco合金冲击吸收功不低于50j。
35.特别地，在高饱和磁感feco合金的制备过程和热处理之间，还可以进行热轧、冷轧、冷拔中的至少一种工艺处理。
36.具体一种高冲击韧性的高饱和磁感feco合金的制备方法结合以下实施例和附图1
‑
2进行说明：
37.表1实施例和对比例合金的化学成分
[0038][0039][0040]
表1给出了实施例和对比例合金的化学成分。
[0041]
实施例1
[0042]
具有高冲击韧性的高饱和磁感fe
余
co
23
v
1.2
cr
0.2
合金
[0043]
根据上述合金的表1中的元素成分和含量选择配置原料，进行真空冶炼；随后对铸锭进行热锻，加热装置为天然气加热炉，加热速率为80℃/h，保温时间为2h，始锻温度为1180℃，终锻温度为850℃，随后空冷；最后采用真空热处理，工艺为：在900℃温度保温2h后快冷，冷却速率不低于200℃/h；随后在350℃回火4h。
[0044]
经上述处理后，fe
余
co
23
v
1.2
cr
0.2
合金的冲击吸收功为62j。
[0045]
实施例2
[0046]
具有高冲击韧性的高饱和磁感fe
余
co
31
cr
0.2
ni
0.6
nb
0.3
cu
0.2
ce
0.02
合金
[0047]
根据上述合金的表1中的元素成分和含量选择配置原料，进行真空冶炼；随后对铸锭进行热锻，加热装置为天然气加热炉，加热速率为60℃/h，保温时间为3h，始锻温度为1180℃，终锻温度为850℃，随后喷雾冷却；最后采用真空热处理，工艺为：在880℃温度保温2h后淬火，随后在300℃进行8个小时的回火处理。
[0048]
经上述处理后，fe
余
co
31
cr
0.2
ni
0.6
nb
0.3
cu
0.2
ce
0.02
合金的冲击吸收功为54j。
[0049]
实施例3
[0050]
具有高冲击韧性的高饱和磁感fe
90
co
10
合金
[0051]
根据上述合金的表1中的元素成分和含量选择配置原料，进行真空冶炼；随后对铸锭进行热锻，加热装置为天然气加热炉，加热速率为100℃/h，保温时间为4h，始锻温度为1150℃，终锻温度为850℃，随后空冷；最后采用真空热处理，工艺为：在750℃温度保温2h后快冷，冷却速率不低于50℃/h。
[0052]
经上述处理后，fe
90
co
10
合金的冲击吸收功为93j。
[0053]
实施例4
[0054]
具有高冲击韧性的高饱和磁感fe
余
co
27
v
0.35
cr
0.75
ni
0.75
合金
[0055]
根据上述合金的表1中的元素成分和含量选择配置原料，进行真空冶炼；随后对铸锭进行热锻，加热装置为天然气加热炉，加热速率为40℃/h，保温时间为4h，始锻温度为1160℃，终锻温度为860℃，随后喷雾冷却；最后采用真空热处理，工艺为：在800℃保温4h后淬火，随后在300℃进行6小时的回火处理。
[0056]
经上述处理后，fe
余
co
27
v
0.35
cr
0.75
ni
0.75
合金的冲击吸收功为64.5j。其冲击断口组织如图1所示。
[0057]
对比例1
[0058]
以gb/t14986.3规定的1j27合金为对比。
[0059]
根据上述合金的表1中的元素成分和含量选择配置原料，进行真空冶炼；随后对铸锭进行热锻，加热装置为天然气加热炉，加热速率为40℃/h，保温时间为4h，始锻温度为1160℃，终锻温度为860℃，随后空冷；最后采用真空热处理，工艺为：在850℃温度保温4h后以150℃/h的冷速，冷却到500℃，随后快冷。
[0060]
经上述处理后，1j27合金的冲击吸收功为5j。其冲击断口组织如图2所示。
[0061]
综上可见，本发明实施例提供的上述技术方案，至少具有如下有益效果：
[0062]
本发明在高饱和磁感feco合金的制备过程中，通过对机加工制备得到的高饱和磁感feco合金先采用保温后快冷的方式有效避免有序相的析出，随后采用低温回火减小或消除快冷导致的热应力，从而提高高饱和磁感feco合金的冲击韧性。
[0063]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。