[發明專利]高溫耐輻照磁致伸縮合金

有效

• 申請號: 201310593511.4
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103556071A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王宏;張登友;高學緒;張十慶;楊百煉;鄒興政;劉洋;郭衛民;李方;唐銳;王東哲;劉慶賓
• 申請（專利權）人: 重慶材料研究院有限公司
• 主分類號: C22C38/50
• 分類號: C22C38/50;C22C38/14;C22C33/04;C21D8/12;H01L41/20;H01L41/47
• 代理公司: 重慶志合專利事務所 50210
• 代理人: 胡榮琿

技術領域

本發明涉及一種合金，特別涉及一種高溫耐輻照磁致伸縮合金及制備方法。

背景技術

磁致伸縮材料是自上世紀六七十年代迅速發展起來的新型智能功能材料，目前已被視為本世紀提高國家高科技綜合競爭力的戰略性材料，磁致伸縮材料具有機械能/電能轉換效率高、能量密度大、響應速度高、可靠性好、驅動方式簡單等特點。利用材料的威德曼效應，磁致伸縮材料加工成絲材、管材、棒材或帶材等，其作為核心敏感元件廣泛應用于液位傳感器、位移傳感器、磁彈性型扭矩傳感器及楊氏模量等傳感器中，并在坦克、核潛艇、激光鏡、電子顯微鏡、高速閥和燃料噴射裝置、電力傳輸繼電器以及機器人的機械聯動等裝置中廣泛使用，在物位精密測量、質量檢驗、優化控制、工況檢測和故障診斷等領域發揮著重要的作用。

反應堆驅動機構用磁致伸縮傳感器是反應堆安全運行的重要裝置，其使用環境具有350℃高溫及大輻照劑量的惡劣工況特點，這就要求其核心敏感材料具有易加工、耐高溫及耐輻照的特點。

稀土超磁致伸縮材料TbDyFe合金具有巨大的磁致伸縮應變，但其脆性大，不能加工成絲且價格昂貴。Fe-Ga合金的研究正處于起步階段，其也具有較高的磁致伸縮應變，但其磁致伸縮性能受晶體取向影響較大，且加工難度也較大，難于加工成傳感器所需的細小絲材。目前磁致伸縮傳感器用的波導絲多為Fe-Ni合金絲，但其中Ni的含量通常在45%以下，并含有Cr等降低居里溫度的元素，使得傳統的Fe-Ni合金絲的磁致伸縮性能只能保持在100℃以下，限制了傳感器的使用溫度范圍，難以滿足350℃高溫以下使用的要求。加入Co可使局里溫度升高，但Co元素在高溫大輻照劑量輻照后，變成了不穩定的同位素而嬗變成其它元素，使材料的磁致伸縮性能發生極大的惡化，從而影響傳感器性能。引起儀器儀表的失效，反應堆用高溫磁致伸縮合金正是由此發展而來。因此，迫切需要開發一種既具有高居里溫度、耐大的輻照劑量、又能加工成絲的新型磁致伸縮材料，以推動該產業的發展。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種高溫耐輻照磁致伸縮合金及制備方法。所述合金在較寬的溫度范圍內0～380℃，具有大飽和磁致伸縮系數和良好的耐輻照性能，能夠滿足反應堆堆芯高溫大輻照劑量的使用要求。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

高溫耐輻照磁致伸縮合金的重量百分比為：

Ni:43.0～66.0%；

Cr:0～5.0%；

Mo:1.0～3.5%；

Ti:1.0～3.0%；

Al:0～1.0%，

余量為Fe。

所述的高溫耐輻照磁致伸縮合金，較好的技術方案是合金的重量百分比為：

Ni:48.5%；

Mo:1.0%；

Ti:1.0%；

Al:0.2%；

余量為Fe。

所述的高溫耐輻照磁致伸縮合金，較好的的技術方案是該合金的重量百分比為：

Ni:55.0%；

Cr:2.5%；

Mo:2.0%；

Ti:2.3%；

Al:0.3%；

余量為Fe。

高溫耐輻照磁致伸縮合金的晶體結構為面心立方結構。

高溫耐輻照磁致伸縮合金的制備方法有下述步驟：

a).熔煉：

按權利要求1-3任一所述的重量百分比稱取合金的各個組分，在熔化功率80Kw、精煉功率20～30Kw、真空度≥1Pa條件下，真空熔煉15～30分鐘；

b).成坯：

經電渣自耗成鑄錠，加熱至1100～1170℃，熱鍛成方坯；

c).軋制：

將鍛造后的合金坯料分別進行900～1170℃熱軋，軋制成盤條；

d).冷拔：

將軋制成的盤條在0～45℃下冷拔成φ≤0.72mm的絲材；

e）.熱處理：

步驟d)所述的絲材置于真空爐中，1000～1150±5℃下保溫1～3小時，隨后以30-100℃/h的速度冷卻到580℃±5℃時，保溫5小時后隨爐冷卻到室溫，得到高溫耐輻照磁致伸縮合金。

將成品絲材置于真空熱處理爐中進行最終的熱處理，用于調整和穩定合金的磁致伸縮性能。

本合金的主要性能如下：

1.合金的飽和磁致伸縮系數：λs=(20～40)×10^-6/℃，

2.合金的居里溫度：Tc≥380℃。