[發(fā)明專利]一種利用柱狀晶板坯制備取向磁致伸縮薄板的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310533010.7
• 申請(qǐng)日: 2013-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103551381A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高學(xué)緒;袁超;李紀(jì)恒;張文蘭;包小倩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B21B1/22
• 分類號(hào): B21B1/22;B21B37/74;C22C38/00;C22C38/06;C22C38/12;B22D27/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁性材料領(lǐng)域，涉及利用柱狀晶板坯制備具有高擇優(yōu)<001>取向的磁致伸縮薄板制備方法。

背景技術(shù)

鐵磁性及亞鐵磁性材料在磁化狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，其自身的長(zhǎng)度或體積會(huì)發(fā)生微小變化，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮。體積的變化稱為體積磁致伸縮，長(zhǎng)度的變化稱為線磁致伸縮。由于體積磁致伸縮變化非常小，實(shí)用價(jià)值不高，通常所說(shuō)的磁致伸縮主要是指線磁致伸縮。

磁致伸縮材料作為智能材料的一種，廣泛應(yīng)用在換能、驅(qū)動(dòng)及傳感技術(shù)領(lǐng)域。大功率磁致伸縮換能器在國(guó)防及民用的現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景，其核心部分就是大磁致伸縮系數(shù)材料。由于金屬材料低電阻率，在交變磁場(chǎng)作用下，會(huì)因渦流損耗而發(fā)熱，不僅降低器件的能量效率，還有可能因?yàn)榘l(fā)熱而導(dǎo)致材料失效。因此，大功率磁致伸縮換能器，需要具有良好力學(xué)性能，同時(shí)又可加工成薄片的高磁致伸縮性能材料。稀土超磁致伸縮材料Tb-Dy-Fe雖然具有大磁致伸縮性能，但脆性大，難以加工成薄片；傳統(tǒng)磁致伸縮合金Fe-Ni、Ni、Fe-Al等盡管力學(xué)性能好，但磁致伸縮系數(shù)低，難以滿足大功率要求。

2000年，美國(guó)S.Guruswamy等人（S.Guruswamy,N.Srisukhumbowornchai,A.E.Clark,J.B.Restorff,M.Wun-Fogle.Srong,Ductile,and?Low-Field-Magnetostrictive?Alloys?Based?on?Fe-Ga,Scripta?mater.43(2000)239–244）報(bào)道了Ga替代Fe-Al合金中的Al，獲得了Fe-Ga或Fe-Ga-Al合金，不僅具有高的磁致伸縮性能，同時(shí)具有良好的機(jī)械性能，能夠滿足大功率磁致伸縮換能器對(duì)材料的要求。但是，F(xiàn)e-Ga或Fe-Ga-Al合金，也由于其低電阻率，也需要加工成薄片，才能有效避免材料在交變磁場(chǎng)下的渦流損耗。同時(shí)，由于磁致伸縮的各向異性，需要沿板帶軋制方向具有<001>取向，才能保證最大的磁致伸縮性能，即通常要求軋制板帶具有高斯或立方織構(gòu)。

文獻(xiàn)（N?Srisukhumbowornchai,S?Guruswamy.Crystallographic?textures?in?rolled?and?annealed?Fe-Ga?and?Fe-Al?alloys.Metall.Mater.Trans.A,2004,35A:2963）報(bào)道了在Fe-Ga或Fe-Al合金中添加NbC，通過(guò)熱軋、溫軋和冷軋的方法制備出了磁致伸縮薄板，經(jīng)高溫處理后獲得了高斯或立方織構(gòu)。文獻(xiàn)（S?M?Na,A?B?Flatau,Surface-energy-induced?selective?growth?of(001)grains?in?magnetostrictive?ternary?Fe–Ga-based?alloys，Smart?Mater.Struct.21(2012)055024）報(bào)道了利用表面能誘導(dǎo)的方法獲得具有強(qiáng)烈高斯取向的Fe-Ga薄板，具有較高磁致伸縮性能。中國(guó)專利(CN101465406B)公布了通過(guò)添加B、Nb、Cr、TiC、VC、MnS、AlN中的一種或多種，以及S、Sb、Sn中的一種或多種，通過(guò)軋制及熱處理工藝的控制，獲得了具有明顯立方或高斯織構(gòu)，同時(shí)具有大磁致伸縮性能的Fe-Ga合金薄板。

上述關(guān)于磁致伸縮薄板的制備方法，都存在材料軋制加工工藝復(fù)雜，磁致伸縮薄板帶取向不穩(wěn)定，導(dǎo)致磁性能不高等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供了一種利用具有<001>取向的柱狀晶鑄坯，通過(guò)軋制及后續(xù)熱處理，獲得具有明顯擇優(yōu)<001>取向的磁致伸縮薄板加工技術(shù)。

本發(fā)明從鑄坯組織開(kāi)始控制，通過(guò)定向澆注工藝或普通澆注與定向凝固結(jié)合的工藝，獲得具有擇優(yōu)取向的熱軋板坯，然后通過(guò)熱軋、溫軋和冷軋，控制軋制溫度和壓下量，避免或減少軋制變形過(guò)程中的再結(jié)晶，保留原擇優(yōu)取向柱狀晶的形變組織，最后通過(guò)熱處理獲得具有擇優(yōu)取向的軋制板帶，使軋制工藝流程簡(jiǎn)化，具有工業(yè)應(yīng)用前景。

一種利用柱狀晶板坯制備取向磁致伸縮薄板的方法，合金成分(按原子百分比計(jì))，表示為：(Fe_100-x-yGa_xAl_y)_100-zM_z，其中x=10～25，y=0～9；M為B，Nb，Cr，Sn，MnS，NbC，VC，TiC中的一種或多種，z=0～1.0；余量為鐵。

高性能磁致伸縮薄板制備方法，具體工藝流程如下：