[其他]高强度弱磁性铁-镍-钼系恒弹性合金

说明书

本发明属于静态应用的，综合物理-力学性能的恒弹性合金。

静态应用恒弹性合金虽然已经有了较大的发展，但是在国际上还没有一种合金能在高强度、弱磁性和恒弹性方面同时达到本合金的水平。现将与本合金所涉及的性能、成份有关之专利或文献报导简列于下以供参考。

弱磁恒弹性合金：法国专利1493730，493033;美国专利3516823均是在Fe-Ni-Cr合金中加入第三组元（如Mo、W等等）、降低Ni含量以便使居里点降到室温附近。但上述合金有如下缺点：

1.补偿温度范围狭小，为-10℃～+60℃

2.弹性模量温度系数e之绝对值过大。

｜e｜≤5×10^-5/℃

3.未报导具体之磁性和力学性能。

又如具有较高强度之恒弹性合金：如Ni-SpanC。02〔1〕、Ni-SpanD合金〔2〕、Thermelast4002，5400和4200合金〔3〕等。这些合金也可具有较高的强度。例如，固溶+回火状态，σb达110kg/mm²冷轧+回火状态，σb达160kg/mm²。它们也可以具有较低的频率温度系数，如βe≤10×10^-6/℃，经换算，其弹性模量温度系数｜e｜≤28×10^-6/℃。而冷轧+回火后并不具有e、g均为零的特点。并且这些合金的磁性都比较强，不能满足在抗磁场干扰的情况下使用的要求。

在国际上与本发明合金在成份上相近之合金列举于下：

合金名称    Ni    Mo    Cr    Ti    Al    Be    文献

Thermelast    5405    39-41    4～6    4～6    ～1    〔4〕

″    5429    41-43    8～10    ～1    〔4〕

NiVarOx    M40    40    9    ～1    〔5〕

″    M    36    6    ～1    〔5〕

″    M30    30    9    ～1    〔5〕

由上表可见，所有Fe-Ni-Mo系恒弹合金均含有有毒元素Be，而难以在保证不污染环境的前提下进行生产。

本发明的目的在于满足静态应用的弹性元件（如压力传感器、应变片标定樑、扭杆陀螺仪等）为实现高精度、高灵敏度、高抗干挠能力而对材料性能所提出的特殊要求。为此研制了这种高强度、弱磁性具有优良综合性能的恒弹性合金。

本发明合金的化学成份为：C≤0.05%、Si≤0.6%、Mn0.3～0.8%、P≤0.02%、S≤0.02%、Ni40～44%、Mo5～9%、Ti2.0～4.0%、Al0.5～1.0%、Cu0～1%、Fe余。合金经固溶处理（温度950～1050℃、保持20分，水冷）和时效处理（温度550～750℃，保持2～4小时，炉冷）后，主要物理和机械性能如下：

弹性模量E（公斤/毫米²） 18000～20000

弹性模量温度系数-60～+100℃（×10^-6/℃） ≤±20

磁感应强度B₁₀₀（高斯） 100～200

抗拉强度σb（公斤/毫米²） 140～160

延伸率δ（%）    ≥5

固溶处理后，进行变形率为60～80%的冷轧加工变形，然后时效处理，则合金的弹性模量大幅度地降低，而机械性能显著提高，弹性模量和切变模量同时达到恒定：

弹性模量E（公斤/毫米²） 13000～17000

切变模量G（公斤/毫米²） 6300～6700

弹性模量温度系数e-60～+100℃（×10^-6/℃） ＜±20

切变模量温度系数g-60～+100℃×10^-6/℃） ＜±20

抗拉强度σb（公斤/毫米²） 170～180

屈服极限σ0.2（公斤/毫米²） 150～170

弹性极限σe（公斤/毫米²） 120～150

延伸率δ%    ≥2

在具体使用场合下它具有以下优点：

合金用Ti、Al作瀰散强化元素，排除了使用昂贵而有毒的Be。