[发明专利]一种激光直接沉积的稀土软磁合金及其磁性能调控方法

说明书

本发明公开了一种激光直接沉积的稀土软磁合金及其磁性能调控方法，包括以下步骤：稀土软磁合金粉末成分按重量份为：Ni：79.0‑80.0份，Mo：1.5‑2.5份，Gd：1.0‑2.0份，Si：0.5‑1.0份，Fe余量。采用激光直接沉积技术制备稀土软磁合金，然后对成型的软磁合金进行热处理。本发明采用缺陷量化方式对新型稀土软磁合金的磁性能进行调控，建立缺陷与软磁性能的数字化联系，最终获得自定义规格的高性能高致密度的稀土软磁合金。最优工艺参数：激光功率700‑900W，光斑尺寸3‑6mm，激光扫描速度4～15mm/s，送粉率25～30g/min。本发明满足航空航天与船舶导航等精密器件对高性能软磁合金的定制化需求，在军事与高精度工业中具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及软磁合金材料冶金工艺领域，具体涉及一种激光直接沉积的稀土软磁合金及其磁性能调控方法。

背景技术

铁镍系软磁合金材料是一种具有高磁导率和低矫顽力的软磁材料，由于其特殊的磁性、机械、电特性，广泛应用于磁感变压器、滤波电感器等电子器件，在当今磁性材料市场占有的重要地位。为适应各领域的应用，通过调控软磁合金的成分含量，添加一种或几种稀土合金元素如Gd、Nd、La等，可以获得各种各样的具有不同特点的软磁合金，结合各种调控方法，从而获得满足各应用领域要求的性能优异的软磁合金。

激光直接沉积技术在制备功能性材料方向近年来得到大力发展，并快速发展成为一种可行的技术。激光因其高的能量密度，良好的方向性，大光斑，快的扫描速度等优势，成为加工软磁铁镍合金的先进技术，加工过程绿色环保，结合扫描轨迹编程可以高效的快速复杂成型。

与激光直接沉积技术方面优势相比，金属浇筑，机械冶金，高能烧结，热喷涂等传统方法制备的软磁合金，会导致由于大面积高温条件下的过度晶粒生长而导致磁性的降低，并受至于有限的加工空间。创新发展新型软磁合金受制于昂贵的生产线调整，对于软磁合金的研发产生不利影响。激光直接沉积成型制备可以获得组织细小、成分均匀、可成型复杂结构等特点，是制备高性能高致密度软磁合金的最佳方法之一。

发明内容

本发明提供了一种激光直接沉积的

稀土软磁合金及其磁性能调控方法。按照自主发明成分配比，采用热惰性气体雾化法方式(或旋转电极雾化方式)，制备获得球形度良好，成分均匀的NiFeGdMoSi稀土软磁合金粉末。

本发明对稀土软磁合金中缺陷进行综合量化提取，建立缺陷与软磁性能参数的数字化联系，从而采用缺陷量化手段实现对软磁性能的优化调控；再经过热处理优化流程，最终获得一种高性能高致密度的稀土软磁合金。

实现本发明的技术方案是一种激光直接沉积的稀土软磁合金及其磁性能调控方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采用成分配比制备NiFeGdMoSi稀土软磁合金粉末，成分按重量分为：Ni：79.0-80.0份，Mo：1.5-2.5份，Gd：1.0-2.0份，Si：0.5-1.0份，Fe余量。采用热惰性气体雾化方式(或旋转电极雾化方式)制备粉末，用氧化镁坩埚进行熔炼至合金溶液，然后浇入中间包开始高温超音速惰性气体雾化，随后进行筛粉，最终获得球形度良好，平均粒度为200目-300目的稀土软磁合金粉末。其中利用高温超音速惰性气体，不仅可以提高雾化效率，通过控制速度达到控制颗粒度的目的，还有效避免粉末的氧化过程；

(2)进行激光直接沉积成型，包括以下部分。首先进行第1层稀土软磁合金粉末熔覆后，需进行一次激光表面重熔；在此基础上完成第2层稀土软磁合金粉末熔覆后，需再进行一次激光表面重熔；随后保持设计好的激光熔覆工艺参数进行持续的激光直接沉积成型；

(3)采用LEMO Export software于对稀土软磁合金中气孔、裂纹等缺陷进行综合量化提取，误差控制在0.1％，建立缺陷与软磁性能参数的数字化联系，从而采用缺陷量化手段实现对软磁性能的调控；