一种宽温域、高线性度的磁温度补偿合金的制作方法

本发明属于金属材料领域，特别涉及一种宽温域、高线性度的磁温度补偿合金。

背景技术：

对于热磁补偿合金的研究可追溯到上个世纪20年代，1928年A.Z.Kussmann报道了Monel合金的磁感在居里温度附近随温度急剧变化，同期德国出现了镍铜铁系Calmalloy型合金，1930年I.F.Kinanard将该合金应用于自补偿温度指示器，1934年F.Steblein报道了含镍量31％的铁镍系Thermoperm合金磁感应强度的温度效应。

磁温度补偿材料领域已经形成较为完善的系列产品，热磁补偿合金按合金体系大致可分为镍铜系、铁镍系、铁镍锰系、铁镍铝系和铁镍铬系，其中镍铜系和铁镍系属于较高磁感应和较高居里点的合金。早期开发的镍铜系合金由于含镍量太高(接近70％)，具有磁感应强度低、补偿温度范围窄、价格昂贵等缺点，目前已被低镍含量的铁镍系合金所取代。目前国内外较常用的热磁补偿合金为简单的铁镍系二元合金，特别是镍含量为30％左右的铁镍合金。

铁镍磁温度补偿合金是使用最多的一种热磁材料，它突出的特点是磁感应强度值高，且生产成本较低，在同样条件下使用的合金用量较少。但这种简单铁镍二元合金的磁性能对Ni的含量相当敏感，所以通常采用添加新组元构成多元合金的方法来降低这种敏感性(如1J38中Cr含量12.5～13.5％)。

现有牌号的磁温补偿合金中，有1J30、1J31、1J32、1J33、1J38等，但它们的补偿温度范围较窄，一般为-20℃～+60℃，1J33为-20℃～+80℃，其补偿梯度也各不一样，因此其适用范围会受到一定的限制，目前超低温的材料主要以来国外进口，有成本高的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种宽温域、高线性度的磁温度补偿合金。该合金具有宽温补偿(-60℃～+85℃)，且线性度好，并有一定梯度的热磁补偿合金，可以满足在高低温工作环境中工作温度范围和B-T曲线斜率要求。

本发明的技术方案是：

宽温域、高线性度的磁温度补偿合金，各组分的重量百分含量为：Cr1.2～2.4％、Ni30～30.7％、Mn≤0.4％、杂质元素≤0.016％，余量为Fe。

上述合金较好的技术方案是，各组分的重量百分含量为：Cr1.4～2.3％、Ni30.2～30.5％、Mn≤0.4％、杂质元素≤0.016％，余量为Fe。

所述杂质元素为C、S、P。

所述杂质元素各组分的重量百分含量为C≤0.01％、S≤0.003％、P≤0.003％。

本发明所述合金的制备方法如下：

本发明所述合金采用真空感应熔炼，再经过电渣重熔获得合金锭。合金经过热锻，热轧，固溶处理，冷轧至成品，最终退火后使用，其B-T曲线如图1所示。

本发明的技术效果是：

与现有同类型高性能合金相比，本发明所述合金在具有良好磁补偿线性度的同时，也具有更宽的使用温度区间(-60℃～+85℃)，相对于目前国内生产的磁温度补偿合金，其使用范围更广泛，适用于低于-20℃的低温环境，其特定的补偿性能能够解决目前超低温环境中依赖国外进口材料的难题，且有生产成本低的优点。

(1)本发明所述合金的化学成分经过精心设计，既保证优异的磁补偿线性度，又保证了一定的磁补偿性能。

(2)非铁磁性元素Mn的加入，会使合金的工作磁感应强度降低，因此合金中加入适量的元素Mn，可以起到调节合金的工作磁感应强度的作用。

(3)Cr元素的加入，对合金的磁性能也有一定的影响。在控制范围内，随着Cr含量的增加，B-T曲线的斜率逐渐增大，但是Cr含量过高同样会大大降低合金的工作磁感应强度，Cr含量过低则无法获得理想的磁补偿梯度，因此Cr含量需要控制在1.2～2.4％范围内。

(4)由于合金的磁性能对Ni含量十分敏感，Ni含量偏高(或者偏低)则合金的工作磁感应强度会急剧升高(或者降低)，因此为获得适当的磁性能，合金的Ni元素含量要严格控制在30～30.7％范围内。

(5)其他C、P、S等有害元素的含量要严格控制，杂质的含量越低，合金的磁性能越好。

申请人通过实验验证，本发明所述合金的性能如下：

1.合金的使用温度范围为-60℃～+85℃。

合金的磁补偿性能：

在使用温度区间内，dB/dT＝-(5.6±0.8)mT/℃，并且B_-60℃/B_85℃：≥7，合金的典型B-T曲线如图2所示。

附图说明

图1为本发明所述合金的B-T曲线1；

图2为实施例1合金B-T曲线；

图3为实施例2合金B-T曲线；

图4为实施例3合金B-T曲线。

具体实施方式

实施例1

合金各组分的重量百分含量为：Cr1.9％、Ni30.5％、余量Fe。

取上述组分采用真空感应熔炼，浇铸成电极棒，再经四元渣系(CaF2、CaO、Al2O3、MgO)电渣重熔成铸锭，然后在600～1000℃锻打成板坯，热轧成一定厚度板材，经600～1000℃固溶处理后，冷轧到成品厚度，最后在氢气保护下，在500～1100℃退火0.5～4h，得到最终产品。经检测，所得产品的杂质C≤0.01％，S、P≤0.002％。在H＝7960A/m的磁场下，该合金dB/dT＝-5.15mT/℃，B_-60℃/B_85℃＝28.6，其B-T曲线如图2所示。

实施例2

合金各组分的重量百分含量为：Cr2.3％、Ni30.3％、Mn0.3％、余量Fe。

取上述组分采用真空感应熔炼，浇铸成电极棒，再经四元渣系(CaF2、CaO、Al2O3、MgO)电渣重熔成铸锭，然后在600～1000℃锻打成板坯，热轧成一定厚度板材，经600～1000℃固溶处理后，冷轧到成品厚度，最后在氢气保护下，在500～1100℃退火0.5～4h，得到最终产品。经检测，所得产品的杂质C≤0.01％，S、P≤0.002％。在H＝7960A/m的磁场下，该合金dB/dT＝-5.14mT/℃，B_-60℃/B_85℃＝34.3，其B-T曲线如图3所示。

实施例3

合金组分的重量百分含量为：Cr1.4％、Ni30.2％、Mn0.35％、余量Fe。

取上述组分采用真空感应熔炼，浇铸成电极棒，再经四元渣系(CaF2、CaO、Al2O3、MgO)电渣重熔成铸锭，然后在600～1000℃锻打成板坯，热轧成一定厚度板材，经600～1000℃固溶处理后，冷轧到成品厚度，最后在氢气保护下，在500～1100℃退火0.5～4h，得到最终产品。经检测，所得产品的杂质C≤0.01％，S、P≤0.002％。在H＝7960A/m的磁场下，该合金dB/dT＝-4.97mT/℃，B_-60℃/B_85℃＝31.1，其B-T曲线如图4所示。