[发明专利]一种Nb掺杂的铁铬钴永磁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Nb掺杂的铁铬钴永磁合金及其制备方法，属于磁性材料制备技术领域。该合金化学元素组成的质量百分比为：Fe为42～55％，Cr为25～27％，Co为14～16％，Mo为3～3.5％，Ti为0.81～1.2％，Nb为0.05～0.2％。该制备方法包括冶炼工序、锻造工序、热轧工序、固溶处理工序、磁场处理工序及多级回火工序，其中，锻造温度为1100‑1200℃，热轧温度为1100‑1150℃，固溶热处理温度1100～1300℃，等温磁场热处理温度为640～660℃。本发明通过在传统铁铬钴永磁合金的基础上添加少量的Nb元素，利用该元素细化晶粒及晶界偏聚的作用，实现了提高合金材料抗氧化性及矫顽力的效果。

技术领域

本发明属于磁性材料制备技术领域，特别是涉及一种Nb掺杂的铁铬钴基永磁合金材料及其制备方法。

背景技术

铁铬钴(FeCrCo)永磁合金是上世纪七十年代发展起来的一种新型永磁合金，因其具有良好的可加工特性以及具有与AlNiCo₅相媲美的磁特性，而在永磁材料中占有一席之地。近几十年来，FeCrCo永磁合金因其钴含量较低、磁性能相对较高的优点，已投入大批量的工业生产，获得了长足的发展。随着科技的日益发展，磁性材料的各应用领域均对其提出了新的要求。例如，新出现的磁滞电机、超转速马达以及一些军工仪表等，都要求各向同性FeCrCo合金具有更高的磁性能。目前，以FeCrCo永磁合金为基础，适当改变合金成分，添加合金化元素，如Si、V和Ti等，研究合金成分对各向同性FeCrCo合金磁性能的影响的研究已有大量的相关报道。

传统优质的FeCrCo永磁合金的主要成分为：Cr 25％～27％，Co 14％～16％，Mo3％～3.5％，Ti 0.5～0.8％，Fe 42～55％。FeCrCo永磁合金通过失稳分解来获得永磁性能，其矫顽力可达到650Oe，剩磁1.2T。但如果将FeCrCo永磁合金用做磁记录磁鼓材料，其矫顽力依旧偏低，尽管尚可应用，但会存在加工性能欠佳，如表面容易变形，有划痕，充磁不均匀性问题。此外，FeCrCo永磁合金材料放置一段时间后表面会发生氧化，从而不利于材料的继续使用。

发明内容

针对现有技术中FeCrCo永磁合金在实际应用中存在的矫顽力偏低、加工性能欠佳且易被氧化的问题，本发明提供了一种Nb元素掺杂的铁铬钴永磁合金材料及其制备方法，该方法通过向FeCrCo永磁合金中添加适量的Nb元素，显著改善了其加工性能，增强了抗氧化性能，并增大了其矫顽力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Nb掺杂的铁铬钴永磁合金，其化学元素组成的质量百分比为：Fe为42～55％，Cr为25～27％，Co为14～16％，Mo为3～3.5％，Ti为0.81～1.2％，Nb为0.05～0.2％。

一种Nb掺杂的铁铬钴永磁合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)冶炼工序：按照化学元素组成将合金原料进行熔炼，铸成钢锭；

(2)锻造工序：将钢锭扒皮后锻造到合适的尺寸，锻造加热温度为1100-1200℃；

(3)热轧工序：热轧坯料随炉升温，加热到1100-1150℃，保温30min后按需求规格热轧成形，切割加工成预设规格的试样；

(4)固溶处理工序：将试样于1100～1300℃温度下固溶处理20～30min，水冷，使合金形成单一的α相；

(5)磁场处理工序：将经固溶处理后的试样在640～660℃温度下进行等温磁场热处理，保温时间为30～100min，磁场强度大于2500Oe，并在磁场中随炉冷却到500℃；

(6)回火工序：将经磁场处理后的试样进行多级回火。

进一步的，步骤(1)所述冶炼工序中采用25kg真空感应炉熔炼合金，冶炼后破真空水冷铸锭模，铸成钢锭，锭重20～25kg。