[发明专利]一种Fe-Ga基磁致伸缩丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性材料领域，涉及一种Fe-Ga基磁致伸缩丝及其制备方法。

背景技术

磁致伸缩材料作为一类换能材料，自二十世纪四五十年代开始应用于换能技术领域。因为产生磁致伸缩现象时，可以产生很大的力，并且响应时间也很短，后来磁致伸缩材料也应用于驱动、传感等技术领域。在传感器领域，包括扭矩传感器、压力传感器、位移传感器等，广泛使用磁致伸缩丝。现在常见的磁致伸缩丝多为Fe-Ni、Fe-Ni-Co等，这类合金塑性好，利于加工成丝，但磁致伸缩性能较低，限制了传感器的精度和测量范围。稀土超磁致伸缩材料TbDyFe合金具有大的磁致伸缩应变，但其脆性大，不能加工成丝，且原材料价格昂贵。

2000年美国的S.Guruswamy等人报道了一种由Fe和Ga组成的二元合金(S.Guruswamy，et atl.Strong，dutile，and low-field-magnetostrictivealloys based on Fe-Ga.Scripta Mater.2000，43：p239-244)，即Fe-Ga合金。Fe-Ga合金具有较高的λ值，单晶可达400ppm，采用定向凝固制备的取向多晶磁致伸缩性能可达318ppm，同时Fe-Ga合金还具有强度高、磁滞小、成本较低、高相对磁导率、低磁晶各向异性，以及低磁致伸缩温度系数等优点，是一种新型的磁致伸缩材料。该材料在换能、驱动、传感等领域都具有良好的应用前景。

经过近些年的研究，Fe-Ga合金已在相关制备技术及磁致伸缩性能影响因素方面取得了很大的进步。目前，已公开的关于Fe-Ga合金的专利多为关于采用定向凝固方法制备取向多晶块体材料和采用轧制或熔体快淬甩带制备带材等，其中包括专利文件：CN1649183A、CN1392616A、JP2003286550、WO0155687、US2003010405和WO2006094251。然而，在Fe-Ga合金的丝材及其制备方法方面研究较少。

2007年中国专利申请CN101003117A公开了一种Fe-Ga磁致伸缩丝的制备方法，涉及一种通过热旋锻和冷拔的制备工艺。2008年中国专利申请CN101262039A公开了一种Fe-Ga基磁致伸缩丝，其材料成分为Fe_1-x-yGa_xM_y，M为除Fe以外的过渡族金属元素及Be、B、Al、In、Si、Ge、Sn、Pb、Bi、N、S、Se中的一种或几种，x＝5～30％，y＝0～15％，余量为Fe。

上述关于Fe-Ga磁致伸缩丝的专利中所涉及的制备方法都为热旋锻和冷拔，其制备过程中要经过打磨，多次退火等工艺，增加了工艺的复杂性和制造成本。并且由于二元合金的塑性低，导致上述的Fe-Ga磁致伸缩丝制品易发生断裂，连续性差；专利申请CN101262039A中所公开的微量元素的添加，可以改善Fe-Ga合金的加工性能，但合金强度的改善作用不明显。

在金属丝的制备方法方面，静液挤压法作为一种少-或无切削的新型金属丝加工方法，与传统的塑性加工方法相比具有很大的优势：静液挤压采用的压力介质为粘性液体或粘塑性体，由高压介质将负荷施加于工件之上，从而使坯料变形处于很高的三向应力包围中，产生极有利的压应力状态，极大提高了材料的工艺塑性。而且，由于高压液体的润滑作用，大大减轻了制品表面严重受剪的状况，很大程度上避免了表面缺陷。

因此，采用静液挤压技术的超高静压力可以改变Fe-Ga合金的塑性状态，能极大提高Fe-Ga合金工艺塑性，克服传统塑性加工过程中成形困难的问题。

然而，对于常规的静液挤压法，由于在制备金属丝时要求坯料合金有良好的塑性，比如材料的延伸率要求大于5％，因而，对于室温塑性较差的Fe-Ga合金来说，难以直接使用常规的静夜挤压法。

因而，需要提供一种磁致伸缩性能和力学性能优良的Fe-Ga磁致伸缩丝，以及一种改进的制备该Fe-Ga磁致伸缩丝的方法。

发明内容

本发明的目的是获得一种Fe-Ga基磁致伸缩材料丝及其制备方法。

本发明的目的是通过以下方面实现的。