专利名称：高磁导率耐磨合金及其生产方法
本申请是中国专利申请85106170的分案申请本发明涉及主要由Ni(镍)、Nb(铌)、和Fe(铁)组成的一种高磁导率耐磨合金，一种以Ni(镍)、Nb(铌)和Fe(铁)为主要成分并含有至少一种次要成分的合金，该次要成分从下列一组元素中选择Cr(铬)、Mo(钼)、Ge(锗)、Au(金)、Co(钴)、V(钒)、W(钨)、Ta(钽)、Cu(铜)、Mn(锰)、Al(铝)、Si(硅)、Ti(钛)、Zr(锆)、Hf(铪)、Sn(锡)、Sb(锑)、Ga(镓)、In(铟)、Tl(铊)、Zn(锌)、Cd(镉)、稀土元素、铂系金属、Be(铍)、Ag(银)、Sr(锶)、Ba(钡)、B(硼)、P(磷)和S(硫)，以及它们的制造方法。
迄今为此，磁带录音机的录放磁头等都工作在交流磁场中，因此要求所使用的磁合金在高频磁场中具有高有效磁导率和良好的耐磨性，因为它们与滑动着的磁带接触。近来，用作磁头的耐磨磁合金有Fe-Si-Al系合金的Sendust(铁硅铝磁合金)和MnO-ZnO-Fe2O3合金的Mn-Zn铁氧体。然而，这些合金的缺点是，它们又硬又脆以致无法锻造和轧制，而必须采用既费力又耗时的切削和研磨加工方法将其制成磁头芯，因此这种产品非常昂贵。尽管铁硅铝磁合金(Sendust)具有高磁通量密度，但无法将其加工成薄片，因此在高频磁场中，它存在着有效磁导率较低的缺点。铁氧体有效磁导率高，但存在饱和磁通量密度(约4，000高斯)低的缺点。另一方面，Ni-Fe系合金的坡莫合金饱和磁通量密度高，然而，它存在着有效磁导率低的缺点。尽管通过锻造、轧制或冲压能够容易地大量加工坡莫合金，但它也存在着耐磨性低的很大缺点。
本发明者曾发现，通过锻造很容易加工和处理Ni-Fe-Nb系合金和Ni-Fe-Ta系合金，并且它们的硬度和磁导率高，因此很适于用作磁头的磁合金，并提出专利申请，因而成为美国专利3，743，550和3，785，880号。
以后，本发明者生产了用作磁头磁合金的Ni-Fe-Nb系和Ni-Fe-Ta系合金薄片。结果，本发明者发现了一个很大问题，也就是，由于磁带滑动接触，用薄片制的磁头的耐磨性显著地随生产薄片工艺中的加工和热处理方式而变化，而薄片的耐磨性有时显得十分差，这也取决于加工和热处理方式。
本发明的目的是，消除或减轻上述先有技术的缺点、缺陷和问题。
本发明的另一目的是，提供一种不同于先有合金的高磁导率耐磨合金。
本发明实现了这些目的。
为了仔细研究Ni-Fe-Nb系和Ni-Fe-Ta系合金上述问题的原因，本发明者对这些合金的磨损或磨蚀现象进行了一系列的系统研究。结果，发现这些合金的磨损并不首先决定于它们的硬度，而是与取决于这些合金薄片生产方式的再结晶织构密切有关。
尽管众所周知，一种合金的磨损现象取决于合金的晶体取向，并且在合金内存在着晶体的各向异性特性，本发明者进一步发现，在Ni-Fe-Nb系和Ni-Fe-Ta系合金中，合金易于沿｛110｝<001>晶向磨损，而由于<112>取向的某种旋转引起的｛110｝<112>和｛311｝<112>晶向能提供极好的耐磨性。换言之，本发明者已经发现，通过形成｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构，能够明显地提高Ni-Fe-Nb系和Ni-Fe-Ta系合金的耐磨性。
为了得到Ni-Fe-Nb系和Ni-Fe-Ta系合金的｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构，本发明者进行了许多基于上述发现的研究。
尽管已经知道，在冷轧以后，在Ni-Fe系二元合金中将形成｛110｝<112>+｛112｝<111>加工聚集(worked aggregated)晶体织构，该晶体织构的高温热处理使｛100｝<001>再结晶织构得以发展，本发明者已经发现，通过将Nb和(或)Ta加入Ni-Fe系二元合金，[借此降低堆垛层错能(stacking fault energy)]，以至少约50%的加工率冷加工该合金，以及在不低于约900℃的高温下加热冷加工了的合金，能够有效地形成｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构，从而显著地提高耐磨性。
通过将Nb和(或)Ta加入Ni-Fe系二元合金可改进合金的电阻率，并且合金的晶粒变细，因而交流磁场中的涡流损失减少，使合金的有效磁导率增加。
总而言之，通过将Nb和(或)Ta加入Ni-Fe系合金可很好地发展合金的｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构，极大地增加合金的有效磁导率，从而能够得到极好的高磁导率耐磨合金。
为了按照本发明生产合金，在真空、空气、或最好是在非氧化气氛(例如氢、氩、氮等)中，用合适的熔化炉熔化适量的混合物或合金，该混合物或合金包含约60-90%(按重量)的Ni、约0.5-14%(按重量)的Nb和余量的Fe。另一方案是，还给上述熔体加入至少一种次要成分，该次要成分从下列各组元素中选择各自不超过约7%(按重量)的Cr、Mo、Ge和Au，各自不超过约10%(按重量)的Co和V，不超过约15%(按重量)的W，不超过约20%(按重量)的Ta，各自不超过25%的Cu和Mn，各自不超过约5%(按重量)的Al、Si、Ti、Zr、Hf、Sn、Sb、Ga、In、Tl(铊)、Zn、Cd、稀土元素和铂系元素，各自不超过约3%(按重量)的Be、Ag、Sr和Ba，各自不超过约1%的B和P以及不超过约0.1%(按重量)的S。次要成分的总和约为0.01-30%(按熔体总重量)。如果需要，将适量的C、Mg和(或)Ca[各自为0.3%(按重量)或更少]加入熔体，以增进冷却熔体或铸块的可锻性和加工性。将所得混合物的熔体充分搅拌，以得到均匀成分的熔融合金。
然后将熔融合金浇注到适当形状和大小的铸模内，以得到有用的铸块。在高温将铸块热轧或锻造成适当的形状(例如棒或片)，如果需要，进行退火。然后通过例如冷轧(加工率至少约50%)，将适当形状的铸块冷加工成所希望的形状，例如厚度为0.1毫米的薄片。将薄片冲孔加工成外径为45毫米、内径为33毫米的环状片。在真空、空气、或非氧化气氛中(例如氢、氩、氮等)和至少约900℃和低于环状片熔点温度下，将环状片形状的合金加热适当时间，然后从等于或高于合金的有序-无序转变点(约600℃)的温度，以约100℃/秒-1℃/小时(取决于合金成分)的适当冷却速率，将其冷却到室温。另一种方法是，将冷却了的合金再加热到等于或低于合金转变的温度约1分-100小时(取决于合金成分)，然后冷却到室温。
用这种方法，得到了｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构的高磁导率的极其耐磨的合金，它具有至少约3，000(在1千赫)的有效磁导率和不低于约4，000高斯的磁通量密度。
为了更好地理解本发明，请参考附图，其中
图1是表示79.5%Ni-Fe-Nb系合金的Nb量和合金特性之间关系的特征曲线;
图2是表示79.5%Ni-Fe-7%Nb系合金的冷加工率和包括合金再结晶织构特性之间关系的特征曲线;
图3是表示79.5%Ni-Fe-7%Nb系合金的加热温度和包括合金再结晶织构特性之间关系的特征曲线;
图4是表示79%Ni-Fe-3.5%Nb系合金(No.15合金)、79.5%Ni-Fe-7%Nb系合金(No.23合金)和82.5%Ni-Fe-5%Nb系合金(No.38合金)的冷却速率和合金有效磁导率(具有再加热时间及温度参量)之间关系的特征曲线;
图5是表示79%Ni-Fe-Nb-Ta系合金的Nb+Ta量和包括合金再结晶织构特性之间关系的特征曲线;
图6是表示79%Ni-Fe-5%Nb-5%Ta系合金的冷加工率和包括合金再结晶织构特性之间关系的特征曲线;
图7是表示79%Ni-Fe-5%Nb-5%Ta系合金的加热温度和包括合金再结晶织构特性之间关系的特征曲线;
图8是表示80.3%Ni-Fe-2%Nb-2%Ta-3%Ge系合金(No.263合金)、79.5%Ni-Fe-5%Nb-3%Ta-2%Mo系合金(No.257合金)和79%Ni-Fe-5%Nb-5%Ta系合金(No.227合金)的冷却速率和合金的有效磁导率(具有再加热温度、时间参量)之间关系的特征曲线;
图9是表示添加了Cr、Mo、Ge、Au或Co的79%Ni-Fe-5%Nb-5%Ta系合金的各元素量和合金特性之间关系的特征曲线;
图10是表示添加了V、W、Cu或Mn的79%Ni-Fe-5%Nb-5%Ta系合金的各元素量和合金特性之间关系的特征曲线;
图11是表示添加了Al、Si、Ti、Zr、Hf、Sn、Sb、Ga、In或Tl的79%Ni-Fe-5%Nb-5%Ta系合金的各元素量和合金特性之间关系的特征曲线;
图12是表示添加了Zn、Cd、La、Pt、Be、Ag、Sr、Ba、P、S或B的79%Ni-Fe-5%Nb-5%Ta系合金的各元素量和合金特性之间关系的特征曲线。
更详细地参看图1，特征曲线表示79.5%(按重量)Ni-Fe-Nb系合金的Nb量和有效磁导率μe、磁头磨损量A[用μm(微米)表示]和再结晶织构堆垛度(stacking degree)(用任意标尺表示)特性之间的关系，上述合金是经冷轧(加工率为98%)、加热(在1150℃)和冷却(冷却速率为1000℃/小时)而得到的。
如果进行冷轧加工，在Ni-Fe-Nb系合金中将产生｛110｝<112>+｛311｝<112>加工聚集(worked aggregated)晶体织构。如果将冷加工过的合金加热到高温，将产生｛100｝<001>和｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构。如果将Nb加入Ni-Fe系合金以形成Ni-Fe-Nb系合金，冷加工和热处理合金中将难于形成｛100｝<001>再结晶织构，然而在合金中却发展了｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构而且合金的磨损下降。由于添加Nb，增加了合金的有效磁导率。如果Nb量小于0.5%(按重量)，添加Nb的影响小，如果Nb量超过14%(按重量)，合金的可锻性和加工性将变坏，因此约0.5-14%(按重量)的Nb量范围是可取的。
更详细地参看图2，特征曲线表示79.5%(按重量)Ni-Fe-7%(按重量)Nb合金的冷加工率(用%表示)和有效磁导率μe、磁头磨损量A[用μm(微米)表示]或再结晶织构堆垛度(用任意标尺表示)之间的关系，上述合金是经加热(在1150℃温度)和冷却而得到的。合金冷加工率的增加引起合金中｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构发展，提高或改进合金的有效磁导率。当冷加工率至少约50%时，这种现象特别显著。
更详细地参看图3，特征曲线表示79.5%(按重量)Ni-Fe-7%(按重量)Nb合金的加热温度和有效磁导率μe、磁头磨损量A[用μm(微米)表示]或再结晶织构堆垛度(用任意标尺表示)之间的关系，上述合金是经冷轧(加工率为98%)和加热而得到的。通过提高加热温度，｛112｝<111>成份下降，并发展｛110｝<112>+｛311｝<112>织构，从而提高了合金的耐磨性和有效磁导率。在加热温度为约900℃或更高温度时，这种现象特别显著。
更详细地参看图4，特征曲线表示79%(按重量)Ni-Fe-3.5%(按重量)Nb合金(No.15合金)、79.5%(按重量)Ni-Fe-7%(按重量)Nb合金(No.23合金)和82.5%(按重量)Ni-Fe-5%(按重量)Nb-3%(按重量)Cr合金(No.38合金)的冷却速率和有效磁导率之间的关系。上述合金是经冷加工、加热和冷却而得到的。在附图中，有效磁导率值(用符号“X”表示)代表那些经再加热和冷却的合金的值。从附图可见，最佳冷却速率、最佳再加热温度和最佳再加热时间取决于合金成分。
更详细地参看图5，特征曲线表示79%(按重量)Ni-Fe-Nb-Ta系合金(其中重量比Nb∶Ta＝1∶1)的等重量的Nb和Ta之和与有效磁导率μe、磁头磨损量A[用μm(微米)表示]和再结晶织构堆垛度(用任意标尺表示)之间的关系。上述合金是经冷轧(加工率为90%)、再加热(1100℃)和冷却(冷却速率为800℃/小时)而得到的。虽然，当进行了冷轧加工时，在Ni-Fe-Nb-Ta系合金中将产生｛110｝<112>+｛112｝<111>加工聚集晶体织构，当进行了高温加工时，在合金中将产生｛100｝<001>和｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构，如果添加Nb和Ta生产合金，将妨碍形成｛100｝<001>再结晶织构，而使｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构得以发展，同时磨损量减少。通过增加Nb和Ta，增加合金的有效磁导率。如果Nb和Ta的总和小于0.5%(按重量)，添加Nb+Ta的影响小，如果Nb+Ta总和超过约20%(按重量)，合金的可锻性和加工性将变坏，因此Nb+Ta总和范围约0.5-20%(按重量)是可取的。
更详细地参考图6，特征曲线表示79%(按重量)Ni-Fe-5%(按重量)Nb-5%(按重量)Ta合金的冷加工率(用%表示)和磁头磨损量A[用μm(微米)表示]和再结晶织构堆垛度(用任意标尺表示)之间的关系。上述合金是经冷加工和加热(在1100℃)而得到的。冷加工率的增加促进｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构的发展，改善合金的耐磨性和提高有效磁导率。在至少约50%的加工率时，这种现象特别显著。
更详细地参看图7，特征曲线表示79%(按重量)Ni-Fe-5%(按重量)Nb-5%(按重量)Ta合金的加热温度和有效磁导率μe、磁头磨损量A[用μm(微米)表示]和再结晶织构堆垛度(用任意标尺表示)之间的关系。上述合金是经冷轧(冷加工率为85%)和加热(各种温度)而得到的。通过提高加热温度，｛112｝<111>织构减少，｛110｝<112>+｛311｝<112>织构得以发展，以增加合金的耐磨性和提高有效磁导率。在加热温度大约900℃或更高时，这种现象特别显著。
更详细地参看图8，特征曲线表示80.3%(按重量)Ni-Fe-2%(按重量)Nb-2%(按重量)Ta-3%(按重量)Ge合金(No.263合金)、79.5%(按重量)Ni-Fe-5%(按重量)Nb-3%(按重量)Ta-2%(按重量)Mo合金(No.257合金)和79%(按重量)Ni-Fe-5%(按重量)Nb-5%(按重量)Ta合金(No.227合金)的有效磁导率μe和冷却速率之间的关系，上述合金是经冷加工和加热(在相应的温度和时间)而得到的。在附图中，符号“X”表示合金的有效磁导率值，该合金经过附图所示再加热温度和时间的处理。可以看出，存在着最佳冷却速率、最佳再加热温度和最佳再加热时间。
更详细地参看图9，特征曲线表示加入了次要成分的79%(按重量)Ni-Fe-5%(按重量)Nb-5%(按重量)Ta合金的Cr、Mo、Ge、Au或Co次要成分添加量和磁头磨损量A[用μm(微米)表示]或有效磁导率μe之间的关系。通过添加次要成分，所有合金的有效磁导率都增加了，并降低了合金的磨损量。然而，如果Cr、Mo、Ge或Au的量大于约7%(按重量)，饱和磁通量密度将小于约4，000高斯，因此该成分大于约7%(按重量)是不可取的。Co的添加量大于约10%(按重量)也是不可取的，因为顽磁被增加将使由于磁头磁化而引起的噪声增加。
更详细地参看图10，特征曲线表示添加了次要成分的79%(按重量)Ni-Fe-5%(按重量)Nb-5%(按重量)Ta合金的V、W、Cu或Mn次要成分添加量和有效磁导率μe或磁头磨损量A[用μm(微米)表示]之间的关系。通过添加V、W、Cu或Mn，增加了合金的有效磁导率，同时降低了合金的磨损量。然而，V的添加量大于约10%(按重量)、W的添加量大于约15%(按重量)、Cu或Mn的添加量大于约25%(按重量)是不可取的，因为饱和磁通量密度将小于约4，000高斯。
更详细地参看图11，特征曲线表示Al、Si、Ti、Zr、Hf、Sn、Sb、Ga、In或Tl次要成分量和有效磁导率μe或磁头磨损量A[用μm(微米)表示]之间的关系。通过添加Al、Si、Ti、Zr、Hf、Sn、Sb、Ga、In或Tl，增加了合金的有效磁导率，同时降低了合金的磨损量。然而，如果Si、Ti、Zr、Hf、Ga、In或Tl的添加量大于约5%(按重量)，饱和磁通量密度将小于约4，000高斯，因此是不可取的。Al、Sn或Sb的添加量大于约5%(按重量)也是不可取的，因为合金将变得难于锻造。
更详细地参看图12，特征曲线表示添加了次要成分的79%(按重量)Ni-Fe-5%(按重量)Nb-5%(按重量)Ta合金的Zn、Cd、La、Pt、Be、Ag、Sr、Ba、P、S或B次要成分量和有效磁导率μe或磁头磨损量A[用μm(微米)表示]之间的关系。通过添加次要成分，增加了合金的有效磁导率，同时降低了合金的磨损量。然而，添加大于约5%(按重量)的Zn、Cd、La和Pt，或者添加大于约3%(按重量)的Be、Sr或Ba是不可取的，因为饱和磁通量将小于约4，000高斯，添加大于约3%(按重量)的Ag、大于约1%(按重量)的P或B或者大于约0.1%(按重量)的S也是不可取的，因为锻造加工合金将变得困难。
在本发明中，为了形成｛110｝<112>+｛112｝<111>冷加工聚集(cold worked aggregated)晶体织构和发展基于｛110｝<112>+｛112｝<111>织构的｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构，合金的冷加工是必需的或必不可少的。从图1、2、5和6看出，当Nb或Nb+Ta之和大于约0.5%(按重量)时，特别是合金经冷加工(冷加工率至少约50%)后，｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构的发展是显著的，并大大提高了合金的耐磨性和有效磁导率。
在本发明中，为了均匀合金晶体织构，消除冷加工引起的应力和发展｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构，以便得到高有效磁导率和极好的耐磨性，在冷加工后进行加热是必需的。特别从图3和7看出，将冷加工过的合金加热到至少约900℃(最好在合金熔点以下)温度，显著地提高了合金的有效磁导率和耐磨性。
如果重复上述冷加工和随后的将合金加热到至少约900℃(在合金熔点以下)温度，可有效地增加｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构的堆垛度和合金的耐磨性。通过重复加热和冷却，即令最终冷加工的加工率低于50%，也能获得｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构，因此这种重复情况也属于本发明的技术原理范围之内。本发明的冷加工率系指整个生产过程中一次或两次冷加工的总计，不是仅仅指在最终冷却步骤中的冷加工率。
虽然合金从约900℃或更高(在合金熔点以下)温度冷却到合金有序-无序转变点(约600℃)以上温度的冷却对合金的磁性并没有很大影响(不管冷却是淬火还是退火)，从图4和8可见，转变点以下的冷却速率对合金的磁性却有很大影响。也就是说，通过约100℃/秒-1℃/小时(取决于合金成分)范围的冷却速率，将合金从低于转变点的温度冷却到室温，可适当地调节合金基体中的有序度，以提供极好的合金磁性。如果以稍大于约100℃/秒上述冷却速率范围内的冷却速率迅速冷却合金，合金内的有序度变小。如果以大于上述的冷却速率更快地冷却合金，有序度并不增加，并且晶体的规律性将更差，使合金的磁性变坏。然而，如果在等于或低于合金转变点的约200-600℃温度将这种低有序度的合金再加热约1分-100小时(取决于合金的成分)，将促使合金中的有序度达到适当规律性，以改善合金的磁性。另一方面，如果从等于或高于转变点温度，以缓慢的小于约1℃/小时的冷却速率使合金退火，将促使合金中的有序度过量，以致合金的磁性变坏。
最好在含氢的气氛中进行上述加热和再加热，因为这对增加合金的有效磁导率特别有效。
本发明合金成分限制为含约60-90%(按重量)Ni、约0.5-14%(按重量)Nb或约0.5-20%(按重量)Nb+Ta[按Nb约≤14%(按重量)理解]和余量的Fe;并将次要成分限制为约0.01-30%(按重量)，至少一种从下列各组元素中选择的次要成份各自约7%(按重量)或更少的Cr、Mo、Ge和Au，各自约10%(按重量)或更少的Co和V，约15%(按重量)或更少的W，约20%(按重量)或更少的Ta，各自约25%(按重量)或更少的Cu和Mn，各自约5%(按重量)或更少的Al、Si、Ti、Zr、Hf、Sn、Sb、Ga、In、Tl、Zn、Cd、稀土元素和铂系元素，各自约3%(按重量)或更少的Be、Ag、Sr和Ba，各自约1%(按重量)或更少的B和P和约0.1%(按重量)或更少的S，限制的原因在于，在上述成分范围以外的合金的磁性或耐磨性很差，但是，如同以后将叙述的一些实例、附图和表4、5中表示的那样，在上述成分范围以内的合金具有至少约3，000(在1千赫)的有效磁导率、至少约4，000高斯的饱和磁通量密度、｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构和极好的耐磨性。
如果Nb或Nb+Ta之和小于约0.5%(按重量)，｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构发展不充分，以致合金的耐磨性很差。如果Nb大于约14%(按重量)或Nb+Ta之和大于约20%(按重量)，合金锻造将变得困难。并且饱和磁通量密度将小于约4，000高斯。
本发明合金具有至少约3，000(在1千赫)的有效磁导率、至少约4，000高斯的良好饱和磁通量密度、极好的耐磨性和极好的加工性，上述本发明合金有以下成分约60-90%(按重量)Ni、约0.5-14%(按重量)Nb或约0.5-20%(按重量)Nb+Ta之和[按Nb约为14%(按重量)或更少理解]和余量的Fe。如果给合金还添加以下至少一种次要成分Cr、Mo、Ge、Au、W、Ta、V、Cu、Mn、Al、Zr、Si、Ti、Hf、Ga、In、Tl、Zn、Cd、稀土元素、铂系元素、Be、Ag、Sr、Ba、B、P和S等等，通常将显著增加合金的有效磁导率。如果给合金添加Co，将提高合金的饱和磁通量密度。如果给合金添加至少一种Au、Mn、Ti、Co、稀土元素、铂系元素、Be、Sr、Ba和B，将改善合金的可锻性和加工性。如果给合金添加至少一种Al、Sn、Sb、Au、Ag、Ti、Zn、Cd、Be、P、S和V，将发展｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构，大大地改进合金的耐磨性。
本发明合金易于锻造和热加工。此外，它还有｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构，因此它具有极好的耐磨性、至少约4，000高斯的优良饱和磁通量密度和至少约3，000(在1千赫)的高有效磁导率。因此，该合金很适于作为要求耐磨性和高磁导率的磁录放设备的磁头和一般电磁设备和装置的磁性材料。
最佳实例说明下文将参照一些实例更详细地说明本发明，然而，本发明并不局限于这些实例。在以下一些实例中，合金成分的全部%都以重量表示，另有说明者除外。
实例1制备一种组成为Ni＝79.5%、Nb＝7%和Fe＝其余部分的合金(No.23合金)。
使用纯度为99.8%的电解镍、纯度为99.9%的电解铁和纯度为99.8%的铌金属作为原材料。为制备试样，将总重量为800克的原材料投入氧化铝坩埚，在高频感应电炉内进行真空熔化，搅拌以得到均匀的熔融合金。将熔体浇注到模槽直径为25毫米、高为170毫米的铸模内。在约1100℃温度锻压所得之合金铸块，以得到厚度为7毫米的薄板。在约900-1200℃温度热轧上述薄板，以得到适当的厚度，随后在环境温度以不同加工率，将其冷轧成0.1毫米厚的薄片。然后，将薄片冲孔加工成外径为45毫米、内径为33毫米的环状片。
此后，用不同的热处理方法处理环状片，以生产磁头芯。测量热处理过的薄片磁性，同时在80%湿度和40℃温度，用CrO2磁带在其上运行200小时，用Talisurf表面粗糙度测量仪测量磁头芯的磨损量。结果示于表1。
表1冷加工和热处理 有效磁 饱和磁通量 矫顽磁力 磨损量导率μe 密度Bs(G) Hc(Oe) A(μm)(高斯) (奥斯特)冷轧(加工率25%)加热(在氢气中，1150℃，2小时) 10，000 6，750 0.0320 135冷却(速率1000℃/小时)冷轧(加工率70%)加热(在氢气中，1150℃，2小时) 16，700 6，780 0.0195 42冷却(速率1000℃/小时)冷轧(加工率98%)加热(在氢气中，700℃，3小时) 1，500 6，730 0.3300 130冷却(速率1000℃/小时)冷轧(加工率98%)加热(在氢气中，
1000℃，2小时) 13，100 6，770 0.0210 45冷却(速率1000℃/小时)冷轧(加工率98%)加热(在氢气中，1150℃，2小时) 18，000 6，800 0.0180 31冷却(速率1000℃/小时)冷轧(加工率98%)加热(在氢气中，1250℃，1小时) 17，500 6，790 0.0190 25冷却(速率1000℃/小时)冷轧(加工率99%)加热(在氢气中，1150℃，1小时) 18，300 6，800 0.0170 31冷却(速率1000℃/小时)
实例2制备一种组成为Ni＝79%、Nb＝5%、Ta＝5%和Fe＝其余部分的合金(No.227合金)。
使用与实例1相同纯度的镍、铁和铌以及纯度为99.8%的钽作为原材料。从原材料，通过实例1类似的方法制备环状片试样，用不同的热处理方法处理冷加工(使用不同冷加工率)过的环状片试样，以生产磁头芯。测量热处理过的薄片磁性，同时在80%湿度和40℃温度，用CrO2磁带在其上运行200小时，测量磁头芯的磨损量。结果示于表2。
表2冷加工和热处理 有效磁 饱和磁通量 矫顽磁力 磨损量导率μe 密度Bs(G) Hc(Oe) A(μm)冷轧(加工率30%)加热(在氢气中，1150℃，2小时) 28，000 6，030 0.0124 110冷却(速率20℃/小时)冷轧(加工率70%)加热(在氢气中，1150℃，2小时) 30，900 6，040 0.0081 25冷却(速率20℃/小时)冷轧(加工率98%)加热(在氢气中，800℃，3小时) 24，500 6，030 0.0142 105冷却(速率20℃/小时)冷轧(加工率98%)加热(在氢气中，1000℃，3小时) 32，600 6，040 0.0050 15
冷却(速率20℃/小时)冷轧(加工率98%)加热(在氢气中，1150℃，2小时) 38，400 6，050 0.0032 13冷却(速率20℃/小时)冷轧(加工率98%)加热(在氢气中，1250℃，1小时) 37，500 6，050 0.0044 12冷却(速率20℃/小时)冷轧(加工率98%)加热(在氢气中，1350℃，2小时) 36，200 6，040 0.0063 10冷却(速率20℃/小时)
实例3制备一种组成为Ni＝80.1%、Nb＝7%、P＝0.2%、S＝0.05%、Mo＝2%和Fe＝其余部分的合金(No.182合金)。
使用与实例1相同纯度的镍、铁和铌以及纯度为99.8%的钼、磷含量为25%的磷铁合金和硫含量为25%的硫化铁作原材料，从原材料，通过实例1类似的方法制备环状片试样。用不同的热处理方法处理冷加工(使用不同冷加工率)过的环状片试样，以生产磁头芯。测量热处理过的薄片磁性，同时在80%湿度和40℃温度，用CrO2磁带在其上运行200小时，测量磁头芯的磨损量。结果示于表3。
典型合金的特性示于以下表4和表5。
表3冷加工和热处理 有效磁 饱和磁通量 矫顽磁力 磨损量导率μe 密度Bs(G) Hc(Oe) A(μm)冷轧(加工率30%)加热(在氢气中，1100℃，2小时) 21，200 5，900 0.0152 115冷却(速率50℃/小时)冷轧(加工率70%)加热(在氢气中，1100℃，2小时) 23，700 5，910 0.0124 23冷却(速率50℃/小时)冷轧(加工率95%)加热(在氢气中，800℃，3小时) 13，600 5，890 0.0530 125冷却(速率50℃/小时)冷轧(加工率95%)加热(在氢气中，1000℃，3小时) 25，100 5，910 0.0100 17
冷却(速率50℃/小时)冷轧(加工率95%)加热(在氢气中，1100℃，2小时) 26，800 5，930 0.0095 15冷却(速率50℃/小时)冷轧(加工率95%)加热(在氢气中，1250℃，1小时) 26，500 5，930 0.0098 12冷却(速率50℃/小时)冷轧(加工率95%)加热(在氢气中，1350℃，2小时) 25，200 5，920 0.0110 11冷却(速率50℃/小时)
从上述详细说明已清楚表明，本发明合金具有极好的耐磨性、至少约4，000高斯的良好饱和磁通量密度、至少约3，000(在1千赫)的高有效磁导率和低矫顽磁力，因此它不仅很适于用作要求极好耐磨性和极好高磁导率的磁录放设备磁头的壳体和芯体的磁合金，还很适于用作一般电磁设备和装置的磁性材料。此外，本发明合金易于锻造或热加工。因此，本发明在工业上极为有用。
尽管已用一些数据和实例对本发明进行了说明，那些精通本行技术的人员当然很清楚，本发明并不局限于上述实例。在不违反附加权利要求所定义的本发明的主要方面和范围的条件下，许多变化和修正是可能做到的。
权利要求
1.一种高磁导率耐磨合金，该合金的基本组成如下(按重量)约60-90%Ni、约0.5-14%Nb，余量为Fe，其特征在于该合金是用下述方法制造的以至少约50%的加工率冷加工该合金，在不低于约900℃并低于合金熔点的温度条件下加热冷加工了的合金，随后以约100℃/秒-1℃/小时(取决于合金的成分)的冷却速率将加热了的合金从高于合金有序-无序转变点温度冷却到室温，借此获得具有不低于约3，000(在1千赫)的有效磁导率、不低于约于4，000高斯的饱和磁通量密度和{110}<112>+{311}<112>再结晶织构的合金。
2.一种高磁导率耐磨合金，该合金的基本组成(按重量)为约60-90%Ni、约0.5-14%Nb和余量的Fe，其特征在于该合金是用下述方法制造的以至少约50%的加工率冷加工该合金，在不低于约900℃并低于合金熔点的温度加热该冷加工了的合金，随后以约100℃/秒-1℃/小时(取决于合金的成分)的合适冷却速率从高于合金有序-无序转变点温度冷却加热了的合金，将冷却了的合金再加热到低于合金有序-无序转变点的温度，加热时间为1分-100小时(取决于合金成分)，冷却再加热了的制品，借此获得具有不低于约3，000(在1千赫)的有效磁导率、不低于约4，000高斯的饱和磁通量密度和｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构的合金。
3.一种高磁导率耐磨合金，该合金的基本组成(按重量)为约60-90%Ni和约0.5-14%Nb的主要成分，约0.01-30%至少一种次要成分，该次要成分从下列各组元素中选择各自不超过约7%的Cr、Mo、Ge和Au，各自不超过约10%的Co和V，不超过约15%的W，不超过约20%的Ta，各自不超过约25%的Cu和Mn，各自不超过约5%的Al、Si、Ti、Zr、Hf、Sn、Sb、Ga、In、Tl、Zn、Cd、稀土元素和铂系元素，各自不超过约3%的Be、Ag、Sr和Ba，各自不超过约1%的B和P，和不超过约0.1%的S;以及作为主要成分的余量的Fe;其特征在于该合金是用下述方法制造的，以至少约50%的加工率冷加工该合金，在不低于900℃但低于合金熔点温度加热冷加工了的合金，随后以约100℃/秒-1℃/小时(取决于合金成分)的适当冷却速率，将加热了的合金从高于合金有序-无序转变点温度冷却到室温，借此获得具有不低于约3，000(在1千赫)的有效磁导率，不低于约4，000高斯的饱和磁通量密度和｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构的合金。
4.一种高磁导率耐磨合金，该合金的基本组成(按重量)为约60-90%Ni和约0.5-14%Nb的主要成分，约0.01-30%至少一种次要成分，该次要成分从下列各组元素中选择各自不超过约7%的Cr、Mo、Ge和Au，各自不超过约10%的Co和V，不超过约15%的W，不超过约20%的Ta，各自不超过约25%的Cu和Mn，各自不超过约5%的Al、Si、Ti、Zr、Hf、Sn、Sb、Ga、In、Tl、Zn、Cd、稀土元素和铂系元素，各自不超过约3%的Be、Ag、Sr和Ba，各自不超过约1%的B和P，不超过约0.1%的S，以及作为主要成分的(带有微量不可避免杂质)余量的Fe;其特征在于该合金是用下述方法制造的以至少50%的加工率冷加工该合金，然后在不低于900℃但低于合金熔点温度加热冷加工了的合金，随后以约100℃/秒-1℃/小时(取决于合金成分)的适当冷却速率从高于合金有序-无序转变点温度，冷却加热了的合金，在不超过合金有序-无序转变点温度将冷却了的合金再加热约1分-100小时(取决于合金成分)适当时间，再使此经再加热的合金冷却，借此获得具有至少约3，000(在1千赫)的有效磁导率，至少约4，000高斯的饱和磁通量密度和｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构的合金。
5.一种高磁导率耐磨合金，该合金的基本组成如下(按重量)约60-90%Ni、约0.5-20%Nb+Ta(Nb不超过约14%)和余量的Fe;其特征在于该合金是用下述方法制造的以至少50%的加工率冷加工该合金，在合金熔点以下且不低于约900℃温度加热冷加工了的合金，随后以约100℃/秒-1℃/小时(取决于合金成分)的适当冷却速率，将加热了的合金从高于合金有序-无序转变点温度冷却到室温，借此获得具有大于约3，000(在1千赫)的有效磁导率，至少约4，000高斯的饱和磁通量密度和｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构的合金。
6.一种高磁导率耐磨合金，该合金的基本组成如下(按重量)约60-90%Ni、约0.5-20%Nb+Ta(Nb不超过14%)和余量的Fe，其特征在于该合金是用下述方法制造的以至少50%的加工率冷加工该合金，在合金熔点以下和不低于约900℃温度，加热冷加工了的合金，以约100℃/秒-1℃/小时(取决于合金成分)的适当冷却速率，从高于合金有序-无序转变点温度冷却加热了的合金，在不超过合金有序-无序转变点温度将冷却了的合金再加热约1分-100小时(取决于合金成分)适当时间，并冷却再加热过的合金，借此获得具有大于约3，000(在1千赫)的有效磁导率，大于约4，000高斯的饱和磁通量密度和｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构的合金。
7.一种高磁导率耐磨合金，其中合金的基本组成如下(按重量)约60-90%Ni和约0.5-20%Nb+Ta(之和)(Nb不超过14%)的主要成分;约0.01-30%的至少一种次要成分，该次要成分从下列各组元素中选择各自不超过约7%的Cr、Mo、Ge和Au，各自不超过约10%Co和V，不超过约15%的W，各自不超过约25%的Cu和Mn，各自不超过约5%的Al、Si、Ti、Zr、Hf、Sn、Sb、Ga、In、Tl、Zn、Cd、稀土元素和铂系元素，各自不超过约3%的Be、Ag、Sr和Ba，各自不超过约1%的B和P，以及作为主要成分的(带有微量不可避免杂质)余量的Fe;其特征在于该合金是用下述方法制造的，以至少50%的加工率冷加工该合金，在合金熔点以下和不低于约900℃的温度加热冷加工了的合金，随后以约100℃/秒-1℃/小时(取决于合金成分)的适当冷却速率将加热了的制品从高于合金有序-无序转变温度冷却到室温，借此获得具有至少约3，000(在1千赫)的有效磁导率，至少约4，000高斯的饱和磁通量密度和｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构的合金制品。
8.一种高磁导率耐磨合金，其中合金的基本组成如下(按重量)约60-90%Ni和约0.5-20%Nb+Ta(Nb不超过14%)的主要成分，约0.01-30%的至少一种次要成分，该次要成分从下列各组元素中选择各自不超过约7%的Cr、Mo、Ge和Au，各自不超过约10%的Co和V，不超过约15%的W，各自不超过约25%的Cu和Mn，各自不超过约5%的Al、Si、Ti、Zr、Hf、Sn、Sb、Ga、In、Tl、Zn、Cd、稀土元素和铂系元素，各自不超过3%的Be、Ag、Sr和Ba，各自不超过约1%的B和P，不超过约0.1%的S，以及作为主要成分的(带有微量不可避免杂质)余量的Fe，其特征在于该合金是用下述方法制造的以至少50%的加工率冷加工该合金，在合金熔点以下和不低于约900℃的温度加热冷加工了的合金，随后以100℃/秒-1℃/小时(取决于合金成分)的适当冷却速率从合金有序-无序转变点温度冷却加热了的合金，在不超过合金有序-无序转变点温度，将冷却了的合金再加热约1分-100小时(取决于合金成分)适当时间，并冷却再加热过的制品，借此获得具有至少约3，000(在1千赫)的有效磁导率，至少约4，000高斯的饱和磁通量密度和｛110｝<112>+｛311｝<112>再结晶织构的合金。
全文摘要
本文介绍了一种具有至少约3,000(在1千赫)有效磁导率、至少约4,000高斯饱和磁通量密度和{110}<112>+{311}<112>再结晶结构的高磁导率耐磨合金。这种合金是用下述方法制造的以至少约50％的加工率，冷加工已锻造过或热加工过的理想成分的合金锭，在合金熔点以下和不低于900℃温度加热冷加工过的合金，以及从不低于合金有序-无序转变点(约600℃)温度冷却加热了的合金。另一种方法是，将冷却了的合金再加热到不超过合金有序-无序转变点并冷却。
文档编号C22C19/03GK1048567SQ9010654
公开日1991年1月16日 申请日期1985年8月14日 优先权日1985年1月30日
发明者增本量, 村上雄悦 申请人:财团法人电气磁气材料研究所