一种Fe-B磁致伸缩非晶合金丝及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于磁性材料领域，尤其涉及一种Fe-B磁致伸缩非晶合金丝及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]非晶合金是指物质从液态急速冷却时，原子来不及有序排列结晶而在低温保留液态原子无序排列的凝聚状态，从而得到短程有序而长程无序结构的固态合金。由于没有晶粒及晶界的存在，非晶合金表现出许多独特的性能，如优异的耐蚀性、耐磨性、高的强度和韧性等。
[0003]磁致伸缩是指铁磁体在被外磁场磁化时，其体积和长度发生变化的一种现象。人们结合非晶合金的优异性能及磁致伸缩效应，研制出各种性能优异的磁致伸缩非晶合金。这些合金在传感器、致动器、换能器等领域具有广泛的应用前景。
[0004]Fe-B磁致伸缩非晶合金由于其高饱和磁感应强度、高磁导率、低矫顽力等特点，引起研宄者的广泛关注。目前，人们已经通过多种方法，如:电化学沉积法、磁控溅射法和甩带法制备出Fe-B磁致伸缩非晶薄膜和带材，然而对于Fe-B磁致伸缩非晶丝材及其制备方法的研宄却很少。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种Fe-B磁致伸缩非晶合金丝，旨在提供一种全新的非晶合金材料。
[0006]本发明的再一目的在于提供上述Fe-B磁致伸缩非晶合金丝的制备方法。
[0007]本发明的再一目的在于提供上述Fe-B磁致伸缩非晶合金丝在制备传感器、致动器、换能器方面的应用。
[0008]本发明是这样实现的，一种Fe-B磁致伸缩非晶合金丝，所述合金丝的化学式为FexBh,其中，X为0.75?0.85，且所述合金丝的直径为0.01?0.5mm，连续长度为10?30cmo
[0009]本发明进一步提供了上述Fe-B磁致伸缩非晶合金丝的制备方法，包括以下步骤:
[0010](I)将Fe单质和B单质按质量比(24?28): (I?2)进行配比混合后得到的混料在真空电弧炉中用300?350A感应电流冶炼为合金；
[0011](2)在惰性气体保护条件下，在高频感应炉中用30?35A感应电流熔化步骤(I)中的合金，均匀熔化2?3次后，熔融合金变为馒头状凸起；
[0012](3)将步骤⑵中得到的熔融合金的馒头状凸起接触2000?2500r/min转速、200?250mm直径的铜轮，按2.0?2.5mm/min的进给速度，熔融合金被铜轮轮缘抽出并快速冷却后形成0.01?0.5mm丝状，得到Fe-B磁致伸缩非晶合金丝。
[0013]优选地，在步骤⑵中，将步骤(I)中得到的合金先置于内径为10?15mm的石英管中，再将石英管置于高频感应炉中，对高频感应炉进行抽真空后充入惰性气体。
[0014]优选地，所述抽真空后高频感应炉内的真空度为10_4?10 _5 τ。
[0015]优选地，所述惰性气体为纯度达到99.9%的Ar气，且所述惰性气体在高频感应炉内的气压为0.3?0.5atm。
[0016]本发明进一步提供了上述Fe-B磁致伸缩非晶合金丝在制备传感器、致动器、换能器方面的应用。
[0017]本发明克服现有技术的不足，提供一种Fe-B磁致伸缩非晶合金丝及其制备方法与应用，利用熔体抽拉装置以及熔融抽拉法制备，其基本原理为:用快速旋转的高导热轮缘(楔形)嵌入熔融态合金表层，利用熔融合金的吸附力从熔体内“抽”出部分合金，并使其快速冷却，通过离心力和剥离装置使急冷凝固后的合金脱离轮缘而成为纤维状。由于轮缘尖锐且属于高导热材料，使与其直接接触的合金在结晶之前快速冷却，得到非晶结构的纤维材料，允许材料有较高的熔点。另外，由于纤维绝大部分表面的形成归功于表面张力，故有较好的表面光洁度。本发明通过各工艺参数之间的配合，成功制备了一种新型Fe-B磁致伸缩非晶合金丝，纤维直径在30?180微米之间，连续长度为10?30cm。该新型Fe-B磁致伸缩非晶合金丝具有非晶结构，表面光滑，软磁性能良好，具有良好的磁致伸缩效应，可用作磁致伸缩传感器。
【附图说明】
[0018]图1是本发明效果实施例中Fe-B磁致伸缩非晶合金丝的X-射线衍射(XRD)图谱；
[0019]图2是本发明效果实施例中Fe-B磁致伸缩非晶合金丝的扫描电镜(SEM)图谱；
[0020]图3是本发明效果实施例中Fe-B磁致伸缩非晶合金丝的磁滞回线(B-H);
[0021]图4是本发明效果实施例中Fe-B磁致伸缩非晶合金丝阻抗随磁场频率的变化曲线。
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023]实施例1
[0024](I)将24g Fe单质和2g B单质混合后得到的混料进行真空电弧炉冶炼，感应电流为300?350A，然后将合金溶液浇注成母合金锭，并通过线切割将其分切成1g的小块；
[0025](2)将小块合金放入内径为10?15mm的石英管中，再置于熔体抽拉装置(所采用这种参见申请号为200910071771.9、名为“制取金属非晶丝的方法及其装置”中所公开的制取金属非晶丝的装置)的制备腔内；对密闭制备腔抽真空，真空度达到10_4?10_5τ后移除抽真空装置并充入高纯Ar气(纯度99.9% )保护，气压为0.3?0.5atm ；
[0026](3)在Ar气保护下用高频感应炉熔化石英管中的合金，感应电流为30?35A，均匀恪化2?3次后，恪融合金变为慢头状凸起；
[0027](4)调节制备腔内升降装置使熔融合金的馒头状凸起接触快速旋转的铜轮，铜轮直径为200?250_，转速为2000?2500r/min，随后按2.0?2.5mm/min的进给速度，熔融合金被轮缘抽出并快速冷却后形成丝状，得到Fe-B磁致伸缩非晶合金丝I。
[0028]实施例2
[0029](I)将28g Fe单质和Ig B单质混合后得到的混料进行真空电弧炉冶炼，感应电流为350A，然后将合金溶液浇注成母合金锭，并通过线切割将其分切成15g小块待用；
[0030](2)将小块合金放入内径为10?15mm的石英管中，再将石英管置于熔体抽拉装置(所采用这种参见申请号为200910071771.9、名为“制取金属非晶丝的方法及其装置”中所公开的制取金属非晶丝的装置)的制备腔内；对密闭制备腔抽真空，真空度达到10_4?10_5 τ后移除抽真空装置并充入高纯Ar气(纯度99.9% )保护，气压为0.3?0.5atm ；
[0031](3)在Ar气保护下用高频感应炉熔化石英管中的合金，感应电流为30?35A，均匀恪化2?3次后，恪融合金变为慢头状凸起；
[0032](4)调节制备腔内升降装置使熔融合金的馒头状凸起接触快速旋转的铜轮，铜轮直径为200?250_，转速为2000?2500r/min，随后按2.0?2.5mm/min的进给速度，熔融合金被轮缘抽出并快速冷却后形成丝状，得到Fe-B磁致伸缩非晶合金丝2。
[0033]实施例3
[0034](I)将25g Fe单质和1.5g B单质混合后得到的混料进行真空电弧炉冶炼，感应电流为300?350A，然后将合金溶液浇注成25?30g母合金锭，并通过线切割将其分切成1g小块待用；
[0035](2)将小块合金放入内径为10?15mm的石英管中，再置于熔体抽拉装置(所采用这种参见申请号为200910071771.9、名为“制取金属非晶丝的方法及其装置”中所公开的制取金属非晶丝的装置)的制备腔内；对密闭制备腔抽真空，真空度达到10_4?10_5τ后移除抽真空装置并充入高纯Ar气(纯度99.9% )保护，气压为0.3?0.5atm ；