CN108053995B - 一种航空航天用高可靠性伺服阀永磁元件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空航天用高可靠性伺服阀永磁元件的制备方法，属于航空航天技术领域。本方法包括：1)通过配料、熔炼、退火、磁场热处理工序制备毛坯材料；2)将毛坯材料进行第一次磁性能测试，并进行第一次筛选，将符合条件的毛坯材料作为制作伺服阀用永磁元件的材料；3)将永磁元件加工成形；4)对上述永磁元件进行模拟航天航空实验和性能、质量测试，包括：4‑1)对永磁元件进行热老化处理；4‑2)退磁处理，并进行第二次磁性能测试和第二次筛选；4‑3)振动测试和X射线探伤，进行第三次筛选；4‑4)将筛选后符合要求的永磁元件进行第三次磁性能测试，并进行第四次筛选。本发明为航空航天领域提供了稳定性好、可靠性高的永磁元件。
Description
技术领域
本发明属于航空航天技术领域，涉及一种航空航天用高可靠性伺服阀永磁元件的制备方法。
背景技术
随着我国航天航空事业的快速发展，其对材料的性能要求越来越高，尤其是控制系统使用的永磁性材料，要求其具有高磁性能的同时，还要求高精度、高可靠性。伺服阀专用磁元件是航天航空伺服阀重要的电磁转换功能元件，大量应用我国航空航天领域，是实现飞行器自动精密及地面远程测控空间飞行器必不可少的电磁转换功能器件，其飞行姿态的精密测控，决定空间飞行器飞行成败关键，这些元件不仅要求高尺寸精度和高磁性能，且要求其在航天航空环境中(即一定的温度变化范围内和振动环境中)保持较好的磁性能的高可靠性。
在航天航空环境中(在超重力加速度(Acc>20g)和温度-65℃—250℃特殊恶劣环境下)，要求该磁性功能零件提供一个恒定、可靠的静态磁场，因为运载火箭飞行姿态的控制依靠该专用零件产生的静态磁场来实现，因此需要该元件的磁性能具有高可靠性，即是在航天环境中磁性能保持稳定。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种航空航天用高可靠性伺服阀永磁元件的制备方法，为航空航天环境提供可靠性高的永磁元件。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种航空航天用高可靠性伺服阀永磁元件的制备方法，包括以下步骤：
1)通过配料、熔炼、退火、磁场热处理工序制备毛坯材料；
2)将毛坯材料进行第一次磁性能测试，并进行第一次筛选，将符合条件的毛坯材料作为制作伺服阀用永磁元件的材料，按磁能积大小分类备用；
3)将永磁元件加工成形；
4)对永磁元件进行模拟航天航空实验和性能、质量测试，包括：
4-1)对永磁元件进行热老化处理；
4-2)退磁处理，并进行第二次磁性能测试和第二次筛选；
4-3)振动测试和X射线探伤，然后进行第三次筛选；
4-4)将筛选后符合要求的永磁元件进行第三次磁性能测试，并进行第四次筛选。
进一步的，所述第一次磁性能测试、第二次磁性能测试、第三次磁性能测试均按照GB/T3217-2013永磁材料磁性试验方法进行。
进一步的，所述第一次筛选的条件为矫顽力(Hcb)范围为102～150KA/m，剩余磁化强度(Br)为0.85～1.1T，最大磁能积((BH)max)为32～90KJ/m3。
进一步的，所述永磁元件的热老化处理的方法具体为：将永磁元件充磁饱和后，进行高低温处理，放入280℃±5℃高温箱内，保温1h，取出放入-65℃±5℃低温试验箱保温1h为一循环，连续循环四次，实现了在-65℃—250℃温度范围内使永磁元件的材料磁畴结构变化引起的磁时效，以及显微组织变化引起的组织时效相对稳定，使其材料处于温度可逆状态。
进一步的，所述第二次筛选的条件为：矫顽力(Hcb)变化范围0～0.01％，剩余磁化强度(Br)变化范围-0.02～0％，最大磁能积((BH)max)变化范围-0.03～0％。
进一步的，所述振动测试进行的条件为振动时间t＝5min；振动加速度Acc＝20g(0-p)；振动频率Frep＝50Hz；振动幅度Disp＝4mm(p-p)；振动速率Vel＝62.832cm/s(0-p)；温度T＝25℃±2℃。
进一步的，所述第三次筛选的条件为永磁元件表面无裂纹，内部无气孔、砂眼、掉渣、黑斑缺陷，边角圆润，内部不存在裂纹、气孔、砂眼，S极、N极表面无划痕。
进一步的，所述第四次筛选的条件为：矫顽力(Hcb)变化范围0～0.01％，剩余磁化强度(Br)变化范围-0.02～0％，最大磁能积((BH)max)变化范围-0.03～0％。
本发明的有益效果在于：在制备过程中，采用热老化处理技术，大大提高磁功能元件温度稳定性，实现在-65～+250℃温度范围内使永磁材料的磁畴结构变化引起的磁时效，以及磁体显微组织变化引起的组织时效相对稳定，使其永磁材料处于温度可逆状态；采用振动实验和X射线探伤实验，检查材料内部缺陷，筛选出有内部缺陷的元件，并结合磁性能测试，同时筛选出磁性能不达标的试样，因此本发明方法加工的永磁元件稳定性好，适用于航空航天领域。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明一种航空航天用高可靠性伺服阀永磁元件的制备方法的流程图；
图2为永磁元件加工成形后的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
附图1是本发明的整体工艺流程图，如图1所示，本发明的方法包括如下步骤：
1)通过配料、熔炼、退火、磁场热处理工序制备毛坯材料；
2)将毛坯材料进行第一次磁性能测试，并进行第一次筛选，将符合条件的毛坯材料作为制作伺服阀用永磁元件的材料，按磁能积大小分类备用；
3)将永磁元件加工成形；
4)对永磁元件进行模拟航天航空实验和性能、质量测试，包括：
4-1)对永磁元件进行热老化处理；
4-2)退磁处理，并进行第二次磁性能测试和第二次筛选；
4-3)振动测试和X射线探伤，然后进行第三次筛选；
4-4)将筛选后符合要求的永磁元件进行第三次磁性能测试，并进行第四次筛选。
所述第一次磁性能测试、第二次磁性能测试、第三次磁性能测试均按照GB/T3217-2013永磁材料磁性试验方法进行。
所述第一次筛选的条件为矫顽力(Hcb)范围为102～150KA/m，剩余磁化强度(Br)为0.85～1.1T，最大磁能积((BH)max)为32～90KJ/m3。
所述永磁元件的热老化处理的方法具体为：将永磁元件充磁饱和后，进行高低温处理，放入280℃±5℃高温箱内，保温1h，取出放入-65℃±5℃低温试验箱保温1h为一循环，连续循环四次，实现了在-65℃—250℃温度范围内使永磁元件的材料磁畴结构变化引起的磁时效，以及显微组织变化引起的组织时效相对稳定，使其材料处于温度可逆状态。
所述第二次筛选的条件为：矫顽力(Hcb)变化范围0～0.01％，剩余磁化强度(Br)变化范围-0.02～0％，最大磁能积((BH)max)变化范围-0.03～0％。
所述振动测试进行的条件为振动时间t＝5min；振动加速度Acc＝20g(0-p)；振动频率Frep＝50Hz；振动幅度Disp＝4mm(p-p)；振动速率Vel＝62.832cm/s(0-p)；温度T＝25℃±2℃。
所述第三次筛选的条件为永磁元件表面无裂纹，内部无气孔、砂眼、掉渣、黑斑缺陷，边角圆润，内部不存在裂纹、气孔、砂眼，S极、N极表面无划痕。
所述第四次筛选的条件为：矫顽力(Hcb)变化范围0～0.01％，剩余磁化强度(Br)变化范围-0.02～0％，最大磁能积((BH)max)变化范围-0.03～0％。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种航空航天用高可靠性伺服阀永磁元件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过配料、熔炼、退火、磁场热处理工序制备毛坯材料；
2)将毛坯材料进行第一次磁性能测试，并进行第一次筛选，将符合条件的毛坯材料作为制作伺服阀用永磁元件的材料，按磁能积大小分类备用；
3)将永磁元件加工成形；
4)对永磁元件进行模拟航天航空实验和性能、质量测试，包括：
4-1)对永磁元件进行热老化处理；
4-2)退磁处理，并进行第二次磁性能测试和第二次筛选；
4-3)振动测试和X射线探伤，然后进行第三次筛选；
4-4)将筛选后符合要求的永磁元件进行第三次磁性能测试，并进行第四次筛选；所述第一次筛选的条件为矫顽力(Hcb)范围为102～150KA/m，剩余磁化强度(Br)为0.85～1.1T，最大磁能积((BH)max)为32～90KJ/m3；
所述第二次筛选的条件为：矫顽力(Hcb)变化范围0～0.01％，剩余磁化强度(Br)变化范围-0.02～0％，最大磁能积((BH)max)变化范围-0.03～0％；
所述第三次筛选的条件为永磁元件表面无裂纹，内部无气孔、砂眼、掉渣、黑斑缺陷，边角圆润，内部不存在裂纹、气孔、砂眼，S极、N极表面无划痕；
所述第四次筛选的条件为：矫顽力(Hcb)变化范围0～0.01％，剩余磁化强度(Br)变化范围-0.02～0％，最大磁能积((BH)max)变化范围-0.03～0％。
2.根据权利要求1所述的一种航空航天用高可靠性伺服阀永磁元件的制备方法，其特征在于：所述第一次磁性能测试、第二次磁性能测试、第三次磁性能测试均按照GB/T 3217-2013永磁材料磁性试验方法进行。
3.根据权利要求1所述的一种航空航天用高可靠性伺服阀永磁元件的制备方法，其特征在于，所述永磁元件的热老化处理的方法具体为：将永磁元件充磁饱和后，进行高低温处理，放入280℃±5℃高温箱内，保温1h，取出放入-65℃±5℃低温试验箱保温1h为一循环，连续循环四次，实现了在-65℃—250℃温度范围内使永磁元件的材料磁畴结构变化引起的磁时效，以及显微组织变化引起的组织时效相对稳定，使其材料处于温度可逆状态。
4.根据权利要求1所述的一种航空航天用高可靠性伺服阀永磁元件的制备方法，其特征在于：所述振动测试进行的条件为振动时间t＝5min；振动加速度Acc＝20g(0-p)；振动频率Frep＝50Hz；振动幅度Disp＝4mm(p-p)；振动速率Vel＝62.832cm/s(0-p)；温度T＝25℃±2℃。
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