[发明专利]Fe基磁性合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Fe基磁性合金及其制备方法，该合金组分中各元素及其所占的质量百分比为：Ga：0.05～18.0wt%，Al：0.05～12.0wt%，C：0.4～0.8wt%，Mn：0.5～1.2wt%，Cr：0.7～1.3wt%，Fe：余量。所述制备方法包括以下步骤：1）冶炼和铸造；2）定向热处理；3）深冷处理；4）充磁老练。本发明的合金介于软磁和硬磁材料之间，具有磁化场低、硬度大、抗冲击、磁性可控、磁力大小可控和居里温度高等优点，适用于高压断路器磁操作机构、低压接触器吸合机构、电磁阀电磁季候机构和门禁磁吸等磁路中，还可替代传统电磁铁使用的场所，可明显降低开关电流，显著提高高温下工作的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种合金及其制备方法，尤其涉及一种Fe基磁性合金及其制备方法。

背景技术

永磁材料是一类重要的功能材料，简单的说永磁材料是一经磁化即能保持恒定磁性的材料。目前在工业和现代科学技术广泛应用的永磁材料有四大类:（1）铸造Al-Ni系和Al-Ni-Co系永磁材料，简称铸造永磁材料；（2）铁氧体永磁材料；（3）稀土永磁材料；（4）其它永磁材料。

近年国内外众多厂家相继推出永磁机构断路器，其动作过程简单，机构零件比弹簧机构减少80%以上，大大降低了断路器的机械故障率，基本可达到免维护。但是以钕铁硼合金为永磁体的机构存在合分闸电流高、高温易失效、退磁率高等问题。

随着技术的发展，FeGa（Al）合金由于其力学性能好、高居里温度和高响应频率的特点被人们考虑应用到高温的电磁使用环境中，改变其制备工艺，提高材料的矩磁特性可获得励磁功率小、磁性可控等优点，可在多个电气领域应用。

现有的矩磁特性合金大多采用轧制的方法获得，不利于加工复杂形状的机构，带材的受力状态也会影响其使用性能，制备方法中多采用超导充磁工艺，成本较高且对大工件充磁困难。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种Fe基磁性合金及其制备方法，使磁性合金适合用于高压开关操作机构、低压接触器吸合机构和门禁磁吸等磁路中，以降低开关电流和保持高温下工作的可靠性。

本发明实现上述目的的技术方案是：一种Fe基磁性合金，其原料中含有Ga、Al、C、Mn和Cr元素。

优选的，所述Fe基磁性合金组分中各元素及其所占的质量百分比为：

Ga：0.05～18.0wt%，Al：0.05～12.0wt%，C：0.4～0.8wt%，Mn：0.5～1.2wt%，Cr：0.7～1.3wt%，Fe：余量。

所述Fe基磁性合金的矫顽力Hc可达60～2000Oe，具有Z型磁化曲线。

所述Fe基磁性合金的室温磁致伸缩系数可达20～300×10^-6。

一种Fe基磁性合金的制备方法，包括以下步骤：

1）冶炼和铸造：对Ga、Al、C、Mn、Cr和Fe原料进行真空感应熔炼，定向铸造成Fe基合金坯料；

2）定向热处理：对所述Fe基合金坯料在真空热处理炉中以80～300℃/小时的速度升温至1000～1100℃保温5～10小时退火，温度降至700～900℃保温1～4小时，进行气淬冷却；

3）深冷处理：将所述Fe基合金坯料降温至-196℃左右，保温24～100小时；

4）充磁老练：将深冷处理后的所述Fe基合金坯料在脉冲磁场中进行多次正反向磁化。

优选的，所述步骤1）中所述Fe基合金坯料组分中各元素的质量百分比为：Ga：0.05～18.0wt%，Al：0.05～12.0wt%，C：0.4～0.8wt%，Mn：0.5～1.2wt%，Cr：0.7～1.3wt%，Fe：余量。