[发明专利]一种高强度高韧性铁钴软磁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度高韧性铁钴软磁合金及其制备方法。所述铁钴软磁合金的化学成分按质量百分比为：Co 49.0％～51.0％，V0.3％～1.0％，Ni 0.5％～1.0％，Nb 0.5％～1.0％，C≤0.030％，S≤0.010％，P≤0.010％，Si≤0.25％，Mn≤0.25％，余量为Fe；所述铁钴软磁合金通过真空感应熔炼、开坯锻造、磁性热处理制备获得；所述高强度高韧铁钴软磁合金具有如下室温机械性能：抗拉强度Rm大于400MPa，断裂伸长率A大于4.0％；所述高强度高韧铁钴软磁合金具有如下室温静态磁性能：B8000饱和磁感应强度Bs大于2.3T，矫顽力Hc小于85A/m。

技术领域

本发明涉及一种高强度高韧性铁钴软磁合金及其制备方法，通过对合金成分的设计和优化并经过工艺的调整来达到高强度高韧性的目的。

背景技术

铁钴软磁合金(1J22)是目前得到实用的饱和磁感应强度最高的软磁材料，其饱和磁感应强度B8000可以达到2.3T，矫顽力Hc一般在100A/m左右，抗拉强度Rm一般在380MPa，断裂伸长率A一般小于2％，虽然其价格昂贵，但作为可以显著降低重量，减少体积的高性能材料，在航空、航天等领域具有其它软磁合金不可替代的应用地位。本发明的合金属于精密合金领域中的软磁合金合金。主要应用于电机转子和定子，随着电机技术的不断发展，电机逐渐趋于小型化、高功率化。转速的不断提升，要求制作转子零件的高饱和磁感应强度FeCo软磁合金具有更高的强度和韧性，并保持足够的磁性能。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种高强度高韧铁钴软磁合金及其制备方法。该铁钴软磁合金主要适用于小型化、高功率化、高转速电机转子及定子。

基于以上目的，本发明在合金成分的设计上采用Fe-Co-V-Ni-Nb为主要成分。该合金以Fe、Co为基本成分，等原子的FeCo合金在730℃左右会发生有序-无序转变，形成脆性有序相。适量的V元素能够抑制有序化转变，从而提高合金韧性，提高合金材加工过程的成品率，并且同时不明显降低合金磁性能。适量的Ni元素能够提高合金的磁导率和改善合金的加工性能。Nb元素的添加会促进合金中析出相的出现，析出相在回复与再结晶的过程中会阻碍亚晶形成与晶粒长大，使晶粒细化从而提高合金强度。

在1J22合金成分的基础上设计合金成分时，根据合金中各个元素的作用，需合理调配各元素的组合，适当提高Ni元素含量，降低V元素含量，适当添加一些微量元素Nb，在上述合金成分设计的基础上，配合合适的加工工艺和热处理工艺，使合金同时具有良好的强韧性能和磁性能，达到本发明的最终目的。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种高强度高韧性铁钴软磁合金，化学成分按质量百分比为：Co49.0％～51.0％，V 0.3％～1.0％，Ni 0.5％～1.0％，Nb 0.5％～1.0％，C≤0.030％，S≤0.010％，P≤0.010％，Si≤0.25％，Mn≤0.25％，余量为Fe；

所述铁钴软磁合金通过真空感应熔炼、开坯锻造、磁性热处理制备获得；

所述高强度高韧铁钴软磁合金具有如下室温机械性能：抗拉强度Rm大于400MPa，断裂伸长率A大于4.0％；

所述高强度高韧铁钴软磁合金具有如下室温静态磁性能：B8000饱和磁感应强度Bs大于2.3T，矫顽力Hc小于85A/m。

优选地，Co 49.32％～49.54％，V 0.85％～0.95％，Ni 0.55％～0.71％，Nb0.52％～0.71％，C 0.0023％～0.0054％，S 0.0019％～0.0022％，P0.0046％～0.0050％，Si 0.041％～0.060％，Mn 0.017％～0.022％，余量为Fe。