[发明专利]一种Fe-Co为基单相固溶体Fe-Co-Cu三元合金及其制备方法

摘要

本发明属于金属材料的制备领域，公开一种Fe‑Co为基单相固溶体Fe‑Co‑Cu三元合金及其制备方法。该三元合金以Fe‑Co为基体，合金相为单相固溶体，化学式为：Fe_xCo_xCu_y，下角标x或y分别代表对应金属Fe、Co或Cu所占的原子百分比为x%或y%，且x=45~49，y=100‑2x。本发明方法利用一凝固成型装置，通过设计合理的合金成分配比、两真空室压力、Cu辊的辊面线速度制备Fe‑Co为基单相固溶体Fe‑Co‑Cu三元合金。本发明在保证Fe和Co的原子百分比为1:1的前提下，按比例加入一定量的Cu，克服了现阶段研究报道中的以Cu为基体的Fe‑Co‑Cu三元合金的制备，保证了该合金系中磁性元素Co含量的大量存在，间接提高了合金的巨磁性能，且克服了Fe‑Co‑Cu三元难混溶合金相分离这一难题。

主权项

1.一种Fe‑Co‑Cu三元合金，其特征在于：该三元合金以Fe‑Co为基体，合金相为单相固溶体，化学式为：Fe47Co47Cu6，下角标分别代表对应金属Fe、Co或Cu所占的原子百分比为47%、47%、6%；所述Fe‑Co‑Cu三元合金按下述制备方法制备获得：该方法利用一凝固成型装置，该装置包括第一真空室以及位于其顶部的第二真空室，第一真空室与第二真空室通过真空室导通管及其上的真空室导通阀连通，同时第一真空室通过抽真空导通管及其上的抽真空导通阀与外部的真空泵相连，第二真空室通过第一惰性气体导通管及其上的第一惰性气体导通阀与外部的第一惰性气体罐相连；第一真空室内设有电机、Cu辊、接收器、槽型隔热置物台、内腔为倒梯形的石墨套，电机与Cu辊驱动连接，接收器位于Cu辊旋转方向的前端位置，槽型隔热置物台的顶部与第一真空室的顶壁固定连接，石墨套放置在槽型隔热置物台的底部，石墨套外部设有感应线圈；第一真空室与第二真空室的接触面上密封插设有石英试管，石英试管上段位于第二真空室内，余段插入位于槽型隔热置物台底部的石墨套之中，且石英试管顶端竖直向上密封连接有第二惰性气体导通管，第二惰性气体导通管密封穿过第二真空室并通过第二惰性气体导通阀、压力表与外部的第二惰性气体罐相连，石英试管底端开设有喷嘴，与喷嘴对应的槽型隔热置物台底部开设有喷孔，喷嘴、喷孔与Cu辊的辊面正对；感应线圈和电机与外部各自对应的开启控制装置连接；前述外部均指第一真空室和第二真空室的外部；该方法利用凝固成型装置制备Fe‑Co‑Cu三元合金的步骤如下：S1、根据原子百分比Fe 47%、Co 47%、Cu 6%，换算成相应的质量百分比，称取金属Fe 、Co、Cu，制备母合金样品；S2、把母合金样品放入石英试管中，再将石英试管密封插设在第一真空室与第二真空室的接触面上；S3、首先关闭第一惰性气体导通阀、第二惰性气体导通阀，打开抽真空导通阀和真空室导通阀，启动真空泵对两个真空室抽真空后关闭抽真空导通阀，然后开启第一惰性气体罐及第一惰性气体导通阀，充入惰性气体；再次关闭第一惰性气体导通阀−抽真空−充入惰性气体，反复操作5~7次；最后一次抽真空−充入惰性气体后，使两真空室内真空度为0.5±0.05kPa ，关闭真空室导通阀和第一惰性气体导通阀；S4、开启感应线圈的开启控制装置，加热石英试管内样品至超过其熔点100 K以上，保温3~5 min后，开启电机的开启控制装置驱动Cu辊旋转并观察Cu辊旋转平稳之后，调节电机的角速度使Cu辊的辊面线速度为10~30 m/s，打开第二惰性气体罐，至压力表上的压力显示为3~5MPa时，开启第二惰性气体导通阀，石英试管内合金液在相对压力差作用下喷射到旋转的Cu辊表面冷却形成Fe‑Co‑Cu三元合金，并被Cu辊沿切线方向甩出而收集在接收器内。