[發(fā)明專利]一種摻雜型鐵磁合金、鐵磁合金絲防冰材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911127960.3
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN110699609B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳寶輝;陸佳政;方針;李波;潘碧宸;梁平
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)湖南省電力有限公司;國網(wǎng)湖南省電力有限公司防災(zāi)減災(zāi)中心;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: C22C38/40
• 分類號: C22C38/40;C22C38/34;C22C38/02;C22C38/54;C22C33/06;C21D1/26;C21D1/18;C21D8/12;B21C37/04;H01F1/00;H01F41/02
• 代理公司: 長沙朕揚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 錢朝輝

本發(fā)明公開了一種摻雜型鐵磁合金，包括鐵鎳鉻基體以及摻雜于鐵鎳鉻基體中的稀土元素RE和非金屬元素M；所述稀土元素RE的含量為4?20wt％，所述非金屬元素M的含量為0.1?5wt％，所述鎳的含量為5?30wt％，所述鉻的含量為1?4wt％，余量為鐵。本發(fā)明還公開了一種用于融覆冰的摻雜型鐵磁合金絲防冰材料，及其制備方法。本發(fā)明中通過稀土元素和非金屬共摻雜來使摻雜型鐵磁合金的居里溫度為近零度(273±10K)附近，材料具有低居里溫度，高的飽和磁化強度和良好的變形能力，具有高的發(fā)熱值和優(yōu)良的融覆冰效果，有效防止輸電線路的導(dǎo)線覆冰。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁性材料領(lǐng)域，尤其涉及一種鐵磁合金、鐵磁合金絲防冰材料及其制備方法。

背景技術(shù)

輸電線路覆冰是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一，導(dǎo)線嚴(yán)重覆冰時會引起斷線、斷股、倒桿(塔)等事故，造成大面積長時間中斷供電，全國每年因覆冰引起輸電線路故障造成直接經(jīng)濟損失巨大。為了解決輸電線路的融覆冰問題，人們開發(fā)了多種融冰方法，包括纏繞電熱絲融冰、利用鋼芯鋁絞線中的高阻值鋼芯發(fā)熱融冰、增設(shè)專門的絕緣線芯發(fā)熱融冰、過電流融冰、短路電流融冰和機械融冰等。例如，專利201610588475.6中報道了一種交流輸電系統(tǒng)直流融冰裝置；專利201711246447.7中開發(fā)了一種機場用自融冰電纜；專利201610249012.7中報道了一種高壓電力線路導(dǎo)線自發(fā)熱融冰方法及裝置。

將低居里點鐵磁材料做成導(dǎo)線防冰器件，促使冰層熔化是解決上述問題的一種優(yōu)異的方法。由于輸電線路的交變電流會產(chǎn)生一個交變磁場，該磁場使鐵磁材料磁化，鐵磁材料在居里溫度以下時為鐵磁性，在居里溫度以上時為順磁性。如果調(diào)整材料的居里溫度在零度附近，那么當(dāng)環(huán)境溫度低于居里點時，鐵磁材料具有強的鐵磁性，產(chǎn)生高的磁感應(yīng)強度、大的磁滯損耗和渦流損耗，從而放出劇烈熱量，促使表面的冰層熔化，達(dá)到融冰的效果，保護(hù)線路安全。基于此，有研究者開發(fā)出了電力融冰用一種鐵鎳合金低居里溫度鐵磁材料，該材料的組成為：35％-45％的鎳(Ni)、2％-5％的鉻(Cr)及0.5％-2.0％的硅(Si)，其余為鐵(Fe)。但是目前研制出來的低居里點鐵磁合金的居里溫度：一般是60℃-80℃，離理想居里點0℃還有很大差距，并且上述材料的加工性能欠佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種居里溫度為近零度(273±10K)附近、加工性能好、高發(fā)熱量的摻雜型鐵磁合金、鐵磁合金絲防冰材料及其制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種摻雜型鐵磁合金，包括鐵鎳鉻基體以及摻雜于鐵鎳鉻基體中的稀土元素RE和非金屬元素M；所述稀土元素RE處于FeNiCr晶格的正常格點位置，所述非金屬元素M處于FeNiCr晶格的間隙位置；所述稀土元素RE的含量為4-20wt％，所述非金屬元素M的含量為0.1-5wt％，所述鎳的含量為5-30wt％，所述鉻的含量為1-4wt％，余量為鐵。

上述摻雜型鐵磁合金中，優(yōu)選的，所述稀土元素RE包括鑭、鈰、鐠、釹、釤中的一種或多種，所述非金屬元素M包括硼、碳、氮、硅和磷中的一種或多種。

本發(fā)明中，稀土元素RE處于FeNiCr晶格的正常格點位置，且為輕稀土元素，其能夠與FeNiCr基體形成置換式固溶體；非金屬元素M為原子半徑較小的元素，在合金中處于FeNiCr晶格的間隙位置，摻入稀土元素(RE)和非金屬元素(M)的作用在于降低FeNiCr基體的居里溫度至273±10K。

上述摻雜型鐵磁合金中，優(yōu)選的，所述稀土元素的含量為5-15wt％，所述非金屬元素的含量為0.4-4wt％，所述鎳的含量為10-25wt％。更優(yōu)選的，所述稀土元素的含量為5-12wt％，所述非金屬元素的含量為1-3wt％，所述鎳的含量為12-20wt％。

作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種用于融覆冰的摻雜型鐵磁合金絲防冰材料，上述摻雜型鐵磁合金絲防冰材料由上述的摻雜型鐵磁合金加工而成，所述摻雜型鐵磁合金絲防冰材料的居里溫度為273±10K。