一种低膨胀软磁合金及其制备方法与流程

本发明涉及软磁合金材料制备，尤其涉及一种低膨胀软磁合金及其制备方法。

背景技术：

1、石英加速度计具有结构简单、体积小、成本低、精度高等优点，轭铁材料是石英加速度力矩器部件关键用材之一，其性能优劣决定了石英加速度计的精度。

2、超因瓦合金膨胀系数低，α20～100℃最低可小于0.1ppm/℃，但是软磁性能较差。

3、本申请的申请人在先递交的中国发明专利申请no.2018116234727公开了“一种高强度低密度低膨胀铁镍合金及其制备方法”，该软磁合金化学组成成分按质量百分比为ni28.0-40.0％，co 3.0-5.0％，ti 2.0-4.0％，cu 0.4-1.4％，mn 0.1-0.7％，c 0.15-0.40％，p≤0.010％，s≤0.010％，余为fe；该膨胀合金密度为7.8g/cm3；膨胀性能α20～100℃≤0.5×10-6/℃，可用作超低膨胀合金使用；该合金的制备方法为真空感应熔炼合金→气雾化制粉→slm打印→预热处理→水淬→成品热处理；制备工艺复杂。该工艺制备的低膨胀合金用于加速度计轭铁材料时，由于其磁性能较差，对于加速度计的精度和长期稳定性有不利影响。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供了一种低膨胀软磁合金及其制备方法，在现有技术的基础上对合金成分进行了改进，简化了制备方法，使合金兼具优秀的膨胀性能和软磁性能。

2、为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、一种低膨胀软磁合金，该合金的化学成分按质量百分比为c0.001～0.2，ni 30～34，co 2～6，nb 0.05～0.5，mo 0.1～0.5，cu 0.05～0.5，si＜0.2，mn＜0.2，p＜0.020，s＜0.015，余为fe和不可避免的杂质；

4、该软磁合金采用如下步骤制备：配料→真空感应熔炼电极棒→真空自耗重熔→开坯、锻造、机加工→分级热处理；

5、该软磁合金在-50～100℃膨胀系数α≤1.0ppm/℃。

6、该合金的化学成分按质量百分比为c 0.001～0.02，ni 30.0～34.0，co 2.0～6.0，nb 0.05～0.5，mo 0.1～0.5，cu 0.05～0.5，si＜0.2，mn＜0.2，p＜0.020，s＜0.015，余为fe和不可避免的杂质。

7、该合金具有以下膨胀系数和磁性能的组合：在-50～100℃膨胀系数α≤1.0ppm/℃，最大磁导率μm≥20mh/m，矫顽力hc≤15a/m。

8、该合金具有以下膨胀系数、最大磁导率和矫顽力的组合：在-50～100℃膨胀系数α0.5～1.0ppm/℃，最大磁导率μm 20～40mh/m，矫顽力hc 4～10a/m。

9、该软磁合金用于制备石英加速度计轭铁。

10、一种如所述的低膨胀软磁合金的制备方法，该方法包括如下步骤：

11、a)配料：按照以下原料配比(wt.％)配料，c 0.001～0.2，ni 30～34，co 2～6，nb0.05～0.5，mo 0.1～0.5，cu 0.05～0.5，si＜0.2，mn＜0.2，p＜0.020，s＜0.015，余为fe；

12、b)真空感应熔炼电极棒：采用真空感应炉熔炼合金并浇铸成电极棒，熔炼过程真空度≤1pa，其中fe、ni、co、nb、mo作为一次加料直接放入坩埚；c、cu作为二次加料放入真空感应炉料斗，待所有原材料化清后精炼20～30分钟，之后在真空感应炉的真空室将钢液浇铸为电极棒；

13、c)真空自耗重熔：电极棒成分分析符合要求后车光电极棒表面，进行真空自耗重熔，熔炼过程中采用恒熔滴控制技术，真空度≤0.1pa；

14、d)开坯、锻造成棒料，得到的锻棒加工为成品；

15、e)分级热处理：将步骤d)得到的成品进行真空热处理，1170±10℃保温2～3小时，再以100±10℃/小时冷速冷至870±10℃并保温1～2小时，气冷出炉。

16、步骤c)中，钢锭低于700℃装炉，升温速率≤200℃/h，在1140±10℃保温适当时间后开坯，锻造成所需规格棒料。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

18、该合金具有较高最大磁导率和低的膨胀系数，适用于制作有低膨胀性能和高软磁性能要求的零部件(如石英加速度计轭铁)。

19、该合金通过添加nb、mo、cu微量元素，再经过分级热处理，合金在保持较低膨胀系数的基础上，获得较好的软磁性能。

20、采用fe-ni-co体系，加入一定的nb固定游离碳原子，降低合金膨胀系数；加入少量的mo、cu，提高合金磁性能稳定性。本发明旨在优化合金元素配比，通过优化的热处理工艺，使合金兼具优秀的膨胀性能和软磁性能。

技术特征：

1.一种低膨胀软磁合金，其特征在于：该合金的化学成分按质量百分比为c 0.001～0.2，ni 30～34，co 2～6，nb 0.05～0.5，mo 0.1～0.5，cu 0.05～0.5，si＜0.2，mn＜0.2，p＜0.020，s＜0.015，余为fe和不可避免的杂质；

2.如权利要求1所述的软磁合金，其特征在于：该合金的化学成分按质量百分比为c0.001～0.02，ni 30.0～34.0，co 2.0～6.0，nb 0.05～0.5，mo 0.1～0.5，cu 0.05～0.5，si＜0.2，mn＜0.2，p＜0.020，s＜0.015，余为fe和不可避免的杂质。

3.如权利要求1所述的软磁合金，其特征在于：

4.如权利要求1所述的软磁合金，其特征在于：

5.如权利要求1所述的软磁合金，其特征在于：该软磁合金用于制备石英加速度计轭铁。

6.一种如权利要求1所述的低膨胀软磁合金的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的低膨胀软磁合金的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明涉及软磁合金材料制备技术领域，尤其涉及一种低膨胀软磁合金及其制备方法。该合金的化学成分按质量百分比为C 0.001～0.2，Ni 30～34，Co 2～6，Nb 0.05～0.5，Mo 0.1～0.5，Cu 0.05～0.5，Si＜0.2，Mn＜0.2，P＜0.020，S＜0.015，余为Fe和不可避免的杂质；该软磁合金采用如下步骤制备：配料→真空感应熔炼电极棒→真空自耗重熔→开坯、锻造、机加工→分级热处理；该软磁合金在‑50～100℃膨胀系数α≤1.0ppm/℃。该合金具有较高最大磁导率和低的膨胀系数的组合，适用于制作有低膨胀性能和高软磁性能要求的零部件，特别是石英加速度计轭铁。

技术研发人员：于一鹏,张敬霖,王晶,刘军凯,卢凤双,李增,罗曦,张建生,张建福
受保护的技术使用者：钢铁研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13