CN109023184A - 一种制备含短程有序结构的铁镍合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本项目提出了一种制备具有短程有序结构的铁镍合金及其方法，该方法是利用六面顶压机对铁镍合金加压。一般来说，在Fe‑Ni体系中发生有序相转变的条件非常严苛，传统方法生成的L10相的尺寸普遍很小，通常不超过20nm。本专利使用六面顶高压加低温保温热处理可以促进有序相L10相的形成与生长，进而提升合金的饱和磁感应强度，其饱和磁感应强度最大达到1.57T，合金的磁性能明显提高。本方法操作简单，成本较低，工艺简单，无需添加昂贵稀土元素，可以制备低成本和高性能的新型磁性材料。

Description

一种制备含短程有序结构的铁镍合金的方法
技术领域
本发明属于磁性材料范畴，关联到一种铁镍材料，其内部含有罕见的L10相，具有卓越的磁性能，尤其是含短程有序的L10相的铁镍软磁合金及其制备方法。
背景技术
铁镍合金中的L10相具有卓越的磁性能，且无需添加昂贵稀土元素和钴元素，成本低，具有成为新一代磁性材料的潜质。上个世纪六十年代，L10相首先在陨石中发现，但自然条件下形成大体积L10相需要几亿年的时间。对于Fe-Ni合金来说，Fe-Ni的L10相有序转变温度很低(＜350℃)，在这个温度附近，Fe和Ni的扩散非常困难。目前，只能使用高能束辐照、纳米粒子技术、机械合金化等方法来引发原子迁移，从而获得小体积的L10相。采用六面顶压制带来的在最高有序转变温度的高压，可以缩短原子的扩散距离，同时形成大量的位错以促进原子扩散，能显著促进L10相的形成和生长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有的技术实现铁镍合金中L10相的制备非常困难，这是由于块状材料中L10相的形成受限于其异常缓慢的动力学，使得在实验室条件下块状材料几乎无法形成L10相。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是采用六面顶压缩Fe-Ni合金，利用六面顶压机使样品在较低温度和长时间高压作用下，引起较高的位错浓度和缺陷、较低的原子间距以及长时间保温来获得具有短程有序结构的Fe-Ni合金。
本发明同时提供一种铁镍合金，该合金是以羰基铁粉和镍粉作为原料，镍含量40-65％，用粉末冶金制备方法经过真空烧结，密度达到80-90％获得。然后将该成型合金用六面顶压机压缩，再通过热处理工艺和长时间保温获得。其中，该六面顶压机首先加热到680-720℃，降温至室温后再升温到300-320℃，压力值为3-5GPa，各保温一小时。
上述提及的粉末冶金方法为现有的常规技术，即粉末制备、压制成型、高温烧结的过程，具体为选择羰基铁粉和镍粉作为原料，镍含量40-65％，使用干混的方法将粉末均匀混合；再在压机模具上擦拭一层硬脂酸锌，将混合均匀的粉末放入模具内，压机压力为11GPa，保压时间5-6s，取出样品；将压制之后的样品敷上一层氧化铝之后放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1380℃，制得的合金样品密度达到80-90％。
本发明是通过六面顶压机对上述Fe-Ni合金加压，再进行热处理和长期保温并炉冷所得，热处理采用石英管封装，通入保护气氛，温度为300-320℃，保温时间为7-90天。本方法可以促进有序相L10相的形成与生长，进而提升合金的饱和磁感应强度，其饱和磁感应强度最大达到1.57T，矫顽力不超过6.5A/m，合金的磁性能明显提高。本方法操作简单，无需添加昂贵的稀土元素和钴元素，成本较低，可以快速获得含L10相的铁镍合金。
该铁镍合金通过高倍电子显微镜(透视电子显微镜、原子力显微镜等)可以观察到零件表面有纳米级L10相颗粒，并能通过透射电子显微镜(洛伦兹透射电子显微镜)证实该L10相有序结构，其形貌及衍射花样显示如图1、图2所示。
附图说明
图1是本发明于透射电镜下观察到纳米级L10相颗粒的形貌图。
图2是本发明实施例2所得合金的L10相的衍射花样图。
具体实施方式
实施例1
采用压制成型的方法制得Fe-Ni合金，并通过六面顶压缩，加热到700℃，保温一小时，冷却至室温之后，再加热到310℃，保温一小时制得合金。具体过程：选择羰基铁粉和镍粉作为原料，镍含量40-65％，使用干混的方法将粉末均匀混合；再在压机模具上擦拭一层硬脂酸锌，将混合均匀的粉末放入模具内，压机压力为11GPa，保压时间5-6s，取出样品；将压制之后的样品敷上一层氧化铝之后放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1380℃，制得的合金样品密度达到80-90％。
试样烧结完成后，将试样置于六面顶压机中，六面顶加热到700℃，保温一小时，冷却至室温之后，再加热到310℃，保温一小时，压力值为5GPa。再进行热处理，保温温度为310℃，保温时间为7天，保温结束后进行炉冷。试验结束后对合金进行磁性能及有序相含量测试，其磁性能及有序相如表1所示。
表1六面顶加热温度为700+310℃，保温时间7天合金的性能
实施案例2
采用压制成型的方法制得Fe-Ni合金，并通过六面顶压缩，加热到700℃，保温一小时，冷却至室温之后，再加热到310℃，保温一小时制得合金。具体过程：选择羰基铁粉和镍粉作为原料，镍含量40-65％，使用干混的方法将粉末均匀混合；再在压机模具上擦拭一层硬脂酸锌，将混合均匀的粉末放入模具内，压机压力为11GPa，保压时间5-6s，取出样品；将压制之后的样品敷上一层氧化铝之后放入真空烧结炉中烧结，烧结温度为1380℃，制得的合金样品密度达到80-90％。
试样烧结完成后，将试样置于六面顶压机中，六面顶加热到700℃，保温一小时，冷却至室温之后，再加热到310℃，保温一小时，压力值为5GPa。再进行热处理，保温温度为310℃，保温时间为90天，保温结束后进行炉冷。试验结束后对合金进行磁性能及有序相含量测试，其磁性能及有序相如表2所示，在透射电镜下观察L10相形貌及衍射花样如图1、图2所示。
表2六面顶加热温度为700+310℃，保温时间90天合金的性能
实施例3
采用注射成型的方法制得Fe-Ni合金，并通过六面顶压缩，加热到310℃，保温一小时制得合金。具体过程：选择羰基铁粉和镍粉作为原料，镍含量40-65％，置于四罐干混器中混合均匀，再按粉末装载量55％加入适量油基粘结剂，干混使其混合均匀添加了粘结剂的混合粉经干混均匀后，装入混炼设备中进行混炼，使得金属粉末和粘结剂之间混合均匀，获得流动性良好的喂料试样用注射成形机完成注射，通过调节注射温度、模具温度、注射压力、注射速度，获得无缺陷的零件注射坯获得注射坯后，将注射坯置于正庚烷中进行溶剂脱脂注射坯经溶剂脱脂后，采用热脱脂方脱除剩余的粘结剂热脱脂后试样在氢气烧结炉中进行高温烧结成型。
试样烧结完成后，用六面顶压机进行压缩，加热到310℃，保温一小时，压力值为5GPa。再进行热处理，保温温度为310℃，保温时间为90天，保温结束后进行炉冷。试验结束后对合金进行磁性能及有序相含量测试，其磁性能及有序相如表3所示。
表3六面顶加热温度为310℃，保温时间90天合金的性能
本发明通过采用六面顶压机对Fe-Ni合金进行压缩，结合长期保温的热处理方式，制备出一种具体短程有序的L10相的铁镍合金，其磁性能较好。该种方法使得铁镍合金材料具有较高的有序相L10相，饱和磁感应强度Bs高达1.57T，具有较为优异的磁性能，具有较高的实际意义。

Claims (5)

1.一种制备具有短程有序结构的铁镍合金的方法，该方法获得的铁镍合金是用粉末方法制备得到，其特征在于，所述Fe-Ni合金以羰基铁粉和镍粉作为原料，镍含量40-65％，且经过真空烧结，密度达到80-90％。
2.如权利要求1所述的一种获得具有短程有序结构的铁镍合金的方法，其特征在于，所述Fe-Ni合金是烧结完成之后使用六面顶压机首先加热到680-720℃，降温到室温后再升温到300-320℃，压力值为3-5GPa，各保温一小时所获得。
3.如权利要求1或2所述的一种获得具有短程有序结构的铁镍合金的方法，其特征在于，所述Fe-Ni合金均为热处理过程长期保温并炉冷所得，热处理采用石英管封装，通入保护气氛，温度为300-320℃，保温时间为7-90天。
4.如权利1或2或3所述获得铁镍合金，其特征在于，该方法获得的Fe-Ni合金通过VSM磁共振测试表明该合金的磁性能优越，饱和磁感应强度最大可达1.51-1.57T，矫顽力不超过6.5A/m。
5.如权利1或2或3所述获得铁镍合金，其特征在于，所述合金用透射电子显微镜(TEM)选区电子衍射可观察到L10相。对样品进行TEM观察，由于晶格常数和晶体中原子的堆垛方式不同，使得满足布拉格条件的程度不一样，所以对应试样下会有不同的衍射效果，即不同的衍射花样。本次实验用TEM观察时，可以看到在合金中存在黑色、块状的第二相，尺寸约为在20-50nm。对其进行衍射花样标定，从基体A1相的[001]轴观察，可以看到在原本没有斑点的(001)位置，出现了超点阵斑点或者衍射环，这可以证明L10相的存在。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111408726A (zh) * 2020-04-22 2020-07-14 苏州超弦新材料有限公司 一种有序超点阵结构的高性能吸波粉体的热处理工艺
CN111690881A (zh) * 2020-06-11 2020-09-22 湘潭大学 一种提高铁镍合金有序转变温度的方法
CN111793764A (zh) * 2020-07-15 2020-10-20 深圳市泛海统联精密制造股份有限公司 一种超低碳铁镍合金的烧结方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05182676A (ja) * 1991-08-30 1993-07-23 Tonen Corp 固体電解質型燃料電池用セパレータ
CN1613584A (zh) * 2004-09-23 2005-05-11 同济大学 一种块体纳米晶软磁合金的制备方法
JP2007045918A (ja) * 2005-08-09 2007-02-22 Nsk Ltd 自己潤滑性焼結体の原料粉末とその製造方法、自己潤滑性焼結体の製造方法
CN101456075A (zh) * 2007-12-14 2009-06-17 比亚迪股份有限公司 一种纳米晶软磁合金元件的制备方法
CN104388817A (zh) * 2014-11-28 2015-03-04 西安交通大学 一种高强韧烧结铁镍合金及其制备方法
CN106756579A (zh) * 2016-11-22 2017-05-31 湖南恒基粉末科技有限责任公司 一种具有短程有序结构的铁镍软磁合金及铁镍软磁合金零件

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05182676A (ja) * 1991-08-30 1993-07-23 Tonen Corp 固体電解質型燃料電池用セパレータ
CN1613584A (zh) * 2004-09-23 2005-05-11 同济大学 一种块体纳米晶软磁合金的制备方法
JP2007045918A (ja) * 2005-08-09 2007-02-22 Nsk Ltd 自己潤滑性焼結体の原料粉末とその製造方法、自己潤滑性焼結体の製造方法
CN101456075A (zh) * 2007-12-14 2009-06-17 比亚迪股份有限公司 一种纳米晶软磁合金元件的制备方法
CN104388817A (zh) * 2014-11-28 2015-03-04 西安交通大学 一种高强韧烧结铁镍合金及其制备方法
CN106756579A (zh) * 2016-11-22 2017-05-31 湖南恒基粉末科技有限责任公司 一种具有短程有序结构的铁镍软磁合金及铁镍软磁合金零件

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111408726A (zh) * 2020-04-22 2020-07-14 苏州超弦新材料有限公司 一种有序超点阵结构的高性能吸波粉体的热处理工艺
CN111690881A (zh) * 2020-06-11 2020-09-22 湘潭大学 一种提高铁镍合金有序转变温度的方法
CN111793764A (zh) * 2020-07-15 2020-10-20 深圳市泛海统联精密制造股份有限公司 一种超低碳铁镍合金的烧结方法
CN111793764B (zh) * 2020-07-15 2021-04-16 深圳市泛海统联精密制造股份有限公司 一种超低碳铁镍合金的烧结方法

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