專利名稱：低溫度梯度中磁性材料的晶體取向生長(zhǎng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，是一種金屬材料的制備方法，具體是一種靜磁場(chǎng)作用下在凝固獲得沿易軸取向的晶體定向生長(zhǎng)方法，即低溫度梯度中磁性材料的晶體取向生長(zhǎng)控制方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于許多磁性材料，其性能沿易磁化軸取向或難軸取向具有最優(yōu)異的性能，因而希望獲得沿易磁化軸取向或難軸取向。目前單向散熱為特點(diǎn)的定向凝固是獲得有取向的晶體組織的加工方法，在定向凝固過(guò)程中，為了獲得連續(xù)的定向組織，液固界面液相一側(cè)必須有高的溫度梯度。但傳統(tǒng)的定向凝固在晶體生長(zhǎng)過(guò)程有擇優(yōu)取向，而這一擇優(yōu)取向不一定是材料的易磁化軸取向或難磁化軸取向。磁性材料在高溫狀態(tài)仍保留了微弱的磁晶各向異性。在磁場(chǎng)作用的熔體中，如果
形核晶粒滿足ΔΕ = u0AXVHa2/2 > kT，式中u。為真空磁導(dǎo)率，Δ χ = χ ι,-χ 1為順磁磁化
率的各向異性，V是熔體中晶粒的體積，Ha是磁場(chǎng)強(qiáng)度，k是波爾茲曼常量，T是絕對(duì)溫度， ΔΕ代表磁晶各向異性能，kT代表熱擾動(dòng)能，各向異性能將驅(qū)動(dòng)凝固過(guò)程中形核晶體沿易軸轉(zhuǎn)動(dòng)取向(如果是抗磁性材料則沿難磁化軸取向)，這種旋轉(zhuǎn)取向滿足熱力學(xué)對(duì)系統(tǒng)自由能最低的要求。依據(jù)居里萬(wàn)斯或居里定理，在1000多度高溫狀態(tài)，磁性材料仍可保留Δ X > 10_8各向磁化率，這樣在小于IOT的靜磁場(chǎng)作用下，滿足ΔΕ = UtlAX VH//2 > kT的材料臨界形核晶粒的尺寸< 1 μ m3，金屬材料一般的固相晶粒尺寸> 10000 μ m3，即在金屬熔體的溫度從液相線以上下降到完全凝固的溫度區(qū)間，有足夠的晶體生長(zhǎng)空間滿足形核晶粒在生長(zhǎng)的過(guò)程中由靜磁場(chǎng)誘導(dǎo)完成旋轉(zhuǎn)從而獲得沿易磁化軸取向。但是在接近熔點(diǎn)的高溫狀態(tài)，形核晶粒是軟塑性的，這意味著形核晶粒在粘結(jié)狀態(tài)不能夠在靜磁場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)取向。在靜磁矩作用下從液相析出的形核晶粒由隨機(jī)分布位向向平行于靜磁場(chǎng)方向沿易磁化軸取向的過(guò)程必須在晶粒處于自由懸浮狀態(tài)中完成。 將材料加熱到熔點(diǎn)以上在低溫度梯度的條件下進(jìn)行凝固可實(shí)現(xiàn)形核晶粒的自由懸浮狀態(tài)。 這個(gè)低溫度梯度是確保在順序凝固的過(guò)程中液固界面液相一側(cè)的成分過(guò)冷度大于異質(zhì)形核所需的過(guò)冷度，從而當(dāng)材料沿低溫度梯度逐步凝固時(shí)液相中形核晶粒陸續(xù)內(nèi)生獨(dú)立地析出。傳統(tǒng)的定向凝固是在較高或高的溫度梯度下實(shí)現(xiàn)的，高的溫度梯度將導(dǎo)致低的成分過(guò)冷，抑制液固界面前的新的自由懸浮晶核的出現(xiàn)，易于獲得已形核晶粒的連續(xù)生長(zhǎng)，不利于在液相中獲得新的可自由旋轉(zhuǎn)的形核晶粒。在低溫度梯度下進(jìn)行順序凝固，在凝固過(guò)程中從液相中析出的固相在結(jié)晶初期晶核形狀一般接近球形，這時(shí)材料的液相阻力是最小，形核晶粒之間的相互影響也是最小的， 這時(shí)晶粒最易在靜磁場(chǎng)作用下完成由隨機(jī)分布狀態(tài)向易磁化軸平行于磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向。在應(yīng)用的傳統(tǒng)定向凝固技術(shù)中溫度梯度一般控制在10°c /cm以上，有些定向凝固方法甚至控制在1000°C /cm左右。一般在低于3-5°C /cm的溫度梯度時(shí)，不易獲得定向組織，晶體的取向一般是無(wú)序或弱的非易軸取向，可以將低于5°C /cm的溫度梯度視為低溫梯度。本發(fā)明將低溫度梯度和靜磁場(chǎng)條件相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)磁性材料沿易磁化軸或難軸取向。目前還沒(méi)有在低溫度梯度條件下由靜磁場(chǎng)誘導(dǎo)形核晶粒沿易磁化軸或難磁化軸取向的專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在磁場(chǎng)中凝固獲得沿易軸取向的定向凝固方法?？紤]到靜磁場(chǎng)不足以改變高溫度梯度下的定向凝固的擇優(yōu)取向，采用低溫度梯度下的順序凝固方式，形核晶粒陸續(xù)獨(dú)立地從熔體中析出，在恰當(dāng)?shù)墓に嚄l件下，這些內(nèi)生生長(zhǎng)獨(dú)立析出的形核晶粒的周?chē)鷽](méi)有其他固相的約束將在靜磁矩作用下旋轉(zhuǎn)取向，最終實(shí)現(xiàn)晶體的易磁化軸平行于磁場(chǎng)方向。本發(fā)明是一種低溫度梯度中磁性材料的晶體取向生長(zhǎng)控制方法，通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，具體步驟包括(1)在加熱爐中加熱長(zhǎng)棒試樣，將爐內(nèi)的長(zhǎng)棒試樣所在溫度區(qū)間控制在0. 5-50C / cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高；(2)長(zhǎng)棒試樣的低端溫度可控制在固液相中固相成分小于5%的溫度，保溫10 120分鐘；；(3)施加靜磁場(chǎng)0. 5-12T，將爐體內(nèi)的長(zhǎng)棒試樣所在溫度區(qū)間按0. 1-30°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固；靜磁場(chǎng)的方向與長(zhǎng)棒試樣的軸向平行；(4)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。長(zhǎng)棒試樣的材料可選用鋱鐵合金或釤鈷合金等；并根據(jù)合金的加工要求，可將 (1) (4)步驟在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下進(jìn)行。在上述步驟(1)中，如果材料液相線以下有包晶反應(yīng)，則加熱時(shí)產(chǎn)品低端溫度控制在包晶反應(yīng)溫度；如果材料液相線以下沒(méi)有包晶反應(yīng)，則加熱時(shí)產(chǎn)品低端溫度控制在液相線熔點(diǎn)附近。在上述步驟O)中，如果長(zhǎng)棒試樣的直徑比較大，則保溫時(shí)間取10-120分鐘中較大值。在步驟(3)中，冷卻速率的選擇取決于設(shè)備所能提供的磁場(chǎng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)則可以較快的速率降溫，否則選擇較慢的冷卻速率以利于形核晶粒取向。在步驟中，在產(chǎn)品的固相低于90%時(shí)不應(yīng)撤去靜磁場(chǎng)。通過(guò)本方法，可以使磁性材料獲得晶體沿易磁化軸定向生長(zhǎng)。磁性材料在靜磁場(chǎng)作用的低溫度梯度下順序凝固的產(chǎn)品可以獲得沿易磁化軸或難磁化軸取向的產(chǎn)品，且產(chǎn)品致密性好，且由于材料的液相或液固相處于低溫度梯度，熔體被加熱的過(guò)熱度低，所以凝固過(guò)程的成分揮發(fā)極少，沿軸向試樣的成分均勻，從而提高這些產(chǎn)品的磁物理性能。尤其適合于成分過(guò)冷區(qū)間大的磁性材料。
具體實(shí)施例方式結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供具體實(shí)施例在一附加靜磁場(chǎng)裝置的立式真空爐中進(jìn)行產(chǎn)品加工。爐體內(nèi)部低溫度梯度方向與靜磁場(chǎng)方向平行。將已合成好的母合金封入剛玉管內(nèi)或石英管內(nèi)，裝入爐內(nèi)，母合金軸向與磁場(chǎng)方向平行，密閉容器，然后抽真空，再灌入惰性保護(hù)氣體氬氣。
實(shí)施例1-9為材料TWei.9合金在靜磁場(chǎng)作用的低溫度梯度下的凝固過(guò)程。實(shí)施例1 (1)加熱直徑為8mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在0. 5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在包晶反應(yīng)溫度1187°C (即TWei.9合金固液相中固相成分小于5%的溫度)。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫10分鐘。(3)施加靜磁場(chǎng)0.5T，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按0. rC/min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例2 (1)加熱直徑為8mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在2°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1187°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫10分鐘。(3)施加靜磁場(chǎng)5T，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按;TC /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例3 (1)加熱直徑為8mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1187°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫10分鐘。(3)施加靜磁場(chǎng)12T，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按30°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例4 (1)加熱直徑為20mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在0. 5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1187°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫40分鐘。(3)施加靜磁場(chǎng)0. 5T，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按0. I0C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例5 (1)加熱直徑為20mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在2°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1187°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫40分鐘。(3)施加靜磁場(chǎng)4T，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按2°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例6 (1)加熱直徑為20mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1187°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫40分鐘。(3)施加靜磁場(chǎng)12T，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按30°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例7 (1)加熱直徑為50mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在0. 5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1187°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫120分鐘。(3)施加靜磁場(chǎng)0.5T，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按0. 1°C/min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例8 (1)加熱直徑為50mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在1. 5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1187°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫120分鐘。(3)施加靜磁場(chǎng)2T，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按;TC /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)當(dāng)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例9 (1)加熱直徑為50mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1187°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫120分鐘。(3)施加靜磁場(chǎng)12T，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按30°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。對(duì)比案例實(shí)施例10-18為凝固時(shí)沒(méi)加靜磁場(chǎng)時(shí)Tbi^u合金的凝固過(guò)程。
實(shí)施例10 (1)加熱直徑為8mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在0. 5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在包晶反應(yīng)溫度1187°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫10分鐘。(3)將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按0. I0C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例11 (1)加熱直徑為8mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在2°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1180°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫10分鐘。
(3)將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按3°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例12 (1)加熱直徑為8mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1180°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫10分鐘。(3)將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按30°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例13 (1)加熱直徑為20mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在0. 5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1180°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫40分鐘。(3)將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按0. I0C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例14 (1)加熱直徑為20mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在2°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1180°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫40分鐘。(3)將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按2V Mn的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例15 (1)加熱直徑為20mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1180°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫40分鐘。(3)將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按30°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例16 (1)加熱直徑為50mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在0. 5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1180°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫120分鐘。(3)將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按0. I0C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例17
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(1)加熱直徑為50mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在1. 5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1180°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫120分鐘。(3)將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按3°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例18 (1)加熱直徑為50mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1180°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫120分鐘。(3)將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按30°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例19-21為材料SmCo5合金在靜磁場(chǎng)作用的低溫度梯度下的凝固過(guò)程。實(shí)施例19 (1)加熱直徑為8mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在2°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1320°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫10分鐘。(3)施加靜磁場(chǎng)5T，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按；TC /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻實(shí)施例20:(1)加熱直徑為20mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在2°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1320°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫40分鐘。(3)施加靜磁場(chǎng)4T，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按2°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例21:(1)加熱直徑為50mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在1. 5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1320°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫120分鐘。(3)施加靜磁場(chǎng)2T，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按；TC /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)當(dāng)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例22-M為材料SmCo5合金在沒(méi)有靜磁場(chǎng)作用的低溫度梯度下的凝固過(guò)程。實(shí)施例22:(1)加熱直徑為8mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在2°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1320°C (即SmCo5合金固液相中固相成分小于5%的溫度)。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫10分鐘。(3)將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按3°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例23(1)加熱直徑為20mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在2°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1320°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫40分鐘。(3)將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按2V Mn的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例(1)加熱直徑為50mm長(zhǎng)棒試樣，將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間控制在1. 5°C /cm的溫度梯度，長(zhǎng)棒溫度分布由低到高，低端溫度控制在1320°C。(2)當(dāng)試棒溫度到溫后，將試棒保溫120分鐘。(3)將爐體的長(zhǎng)棒所在溫度區(qū)間按3°C /min的速率冷卻，使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。(4)凝固結(jié)束，關(guān)掉溫度控制電源，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。實(shí)施例結(jié)果對(duì)比實(shí)施例10-18的實(shí)施步驟與程序分別與實(shí)施例1-9相對(duì)應(yīng)，但沒(méi)有靜磁場(chǎng)作用。 <111>為T(mén)bi^e1.9合金的易磁化軸取向。
權(quán)利要求
1.一種低溫度梯度中磁性材料的晶體取向生長(zhǎng)控制方法，其特征在于，包括以下步驟(1)長(zhǎng)棒試樣在爐內(nèi)加熱，長(zhǎng)棒試樣溫度分布由低到高；(2)長(zhǎng)棒試樣的低端溫度控制在固液相中固相成分小于5%的溫度，保溫10 120分鐘；(3)施加靜磁場(chǎng)，降低爐溫在低溫度梯度進(jìn)行順序凝固；(4)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低溫度梯度中磁性材料的晶體取向生長(zhǎng)控制方法，其特征在于，所述的步驟(1)，將爐體內(nèi)的長(zhǎng)棒試樣所在溫度區(qū)間控制在0. 5-50C /cm的溫度梯度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫度梯度中磁性材料的晶體取向生長(zhǎng)控制方法，其特征在于，所述的步驟(3)，靜磁場(chǎng)強(qiáng)度0. 5-12T。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者5所述的低溫度梯度中磁性材料的晶體取向生長(zhǎng)控制方法，其特征在于，所述的步驟(3)，將爐體的長(zhǎng)棒試樣所在溫度區(qū)間按0. 1-30°C /min的速率冷卻， 使產(chǎn)品在低溫度梯度條件下凝固。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫度梯度中磁性材料的晶體取向生長(zhǎng)控制方法，其特征在于，所述的長(zhǎng)棒試樣為鋱鐵合金或釤鈷合金，且步驟(1) (4)在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下進(jìn)行。
全文摘要
一種金屬功能材料技術(shù)領(lǐng)域的靜磁場(chǎng)誘導(dǎo)在低溫度梯度的凝固過(guò)程實(shí)現(xiàn)晶體沿易軸取向的凝固方法，具體步驟如下(1)長(zhǎng)棒試樣在爐內(nèi)加熱，長(zhǎng)棒試樣溫度分布由低到高；(2)長(zhǎng)棒試樣的低端溫度控制在固液相中固相成分小于5％的溫度，保溫10～120分鐘；(3)施加靜磁場(chǎng)，降低爐溫在低溫度梯度進(jìn)行順序凝固；(4)凝固結(jié)束，撤去磁場(chǎng)，讓產(chǎn)品隨爐冷卻。磁性材料在靜磁場(chǎng)作用的低溫度梯度下順序凝固的產(chǎn)品可以獲得沿易磁化軸或難磁化軸取向的產(chǎn)品，且產(chǎn)品致密性好，且由于材料的液相或液固相處于低溫度梯度，熔體被加熱的過(guò)熱度低，所以凝固過(guò)程的成分揮發(fā)極少，沿軸向試樣的成分均勻，從而提高這些產(chǎn)品的磁物理性能。這種方法尤其適合于成分過(guò)冷區(qū)間大的磁性材料。
文檔編號(hào)B22D27/02GK102423800SQ20111038311
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者李崇桂, 言智, 鄧沛然, 閆華 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)