[发明专利]一种具有优异力学性能的磁致伸缩合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有优异力学性能的磁致伸缩合金及其制备方法，属于磁性材料技术领域。本发明所述合金Fe_100‑x(NiCoMn)_x，x＝13～37，在保证较好的磁致伸缩性能的同时，还具有优异的力学性能以及低驱动场；而且该合金的制备过程简单便捷，缺陷率低，成品率高，绿色环保，不需要使用昂贵的大型仪器设备，可以快速低成本地在工业生产中推广应用。

技术领域

本发明涉及一种具有优异力学性能的磁致伸缩合金及其制备方法，属于磁性材料技术领域。

背景技术

磁致伸缩材料是一类重要的磁弹性材料，能实现电磁能和机械能之间的相互转换，因此在声呐的水声换能器、微位移驱动、减噪、减振、智能机器人、燃油喷射、波动采油等领域具有重要的应用前景。目前，Tb-Dy-Fe合金和Fe-Ga合金是最受瞩目的两类磁致伸缩合金。但Tb-Dy-Fe合金由于其成本高、脆性大，因而限制了它的应用；Fe-Ga合金虽然在成本上相比于Tb-Dy-Fe合金有很大的优势，但是它的力学性能，尤其是在拉伸条件下的力学性能依然不是很理想，这也极大制约了Fe-Ga合金在实际工程领域的应用。因此，开发具有优异力学性能，特别是在拉伸条件下的力学性能的新一代磁致伸缩合金是非常必要的。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种具有优异力学性能的磁致伸缩合金，通过在Fe中加入NiCoMn的非铁磁性合金基团，使其具有较高的磁致伸缩性能、低驱动场以及优异力学性能，而且原料成本较低；

本发明的目的之二在于提供一种具有优异力学性能的磁致伸缩合金的制备方法，该方法过程简单便捷，成品率高，绿色环保，不需要使用昂贵的大型仪器设备，可以快速低成本地在工业生产中推广应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种具有优异力学性能的磁致伸缩合金，所述合金由Fe和NiCoMn非铁磁性合金基团组成，化学式表达式记为Fe_100-x(NiCoMn)_x，x＝13～37。

其中，13≤x≤25时，Fe_100-x(NiCoMn)_x兼具高强度及较高的磁致伸缩性能；25＜x≤37时，Fe_100-x(NiCoMn)_x兼具高延伸率及较高的磁致伸缩性能。

本发明所述具有优异力学性能的磁致伸缩合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤1.Ni、Co和Mn按照1:1:1的原子比配料，并在真空条件下熔炼，得到NiCoMn合金锭；

步骤2.按照(100-x)：x的原子比将Fe与NiCoMn合金锭放入高真空电弧熔炼炉的坩埚中，然后进行熔炼，得到本发明所述的合金。

进一步地，选用纯度大于99.9％的Fe、Co、Ni以及Mn单质作为原料；另外，使用前先将其表面的氧化皮打磨干净，然后在丙酮溶液中超声清洗，最后烘干备用。

进一步地，采用高真空感应熔炼炉熔炼制备NiCoMn合金锭，具体操作如下：先对高真空感应熔炼炉抽真空至2×10^-2Pa以下，然后充入氩气至炉内气压达到0.05MPa～0.06MPa，再利用感应加热将纯镍、纯钴及纯锰熔炼成金属液，待金属原料完全熔化后，将熔化的金属液倒入铜模具内，金属液冷却凝固，得到NiCoMn合金锭。

进一步地，采用高真空电弧熔炼炉熔炼的具体操作如下：先对高真空电弧熔炼炉抽真空至2.5×10^-3Pa以下，然后充入氩气至炉内气压达到0.05MPa～0.06MPa，再在2A～4A的熔炼电流下进行反复熔炼3～5次，每次熔炼的时间为4min～6min，除第1次以及最后1次外其余熔炼时进行搅拌。

有益效果：