[发明专利]一种高强高硬铁镍软磁材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性材料领域，涉及一种高强高硬铁镍软磁材料的制备方法。

背景技术

Fe-Ni合金是一种重要的金属软磁材料，由于具有高磁导率、低矫顽力、低损耗等特点，广泛用于电子器件的各种铁芯和磁屏蔽部件，特别适合制造弱磁场条件下使用的高灵敏度小型变压器、放大器、继电器、漏电保护开关、扼流圈的铁芯和磁记录、录音机的磁头等，成为通讯、广播、雷达、宇航、计算机和精密仪表等工业不可缺少的基础材料。对于磁性功能材料，以往通常只重视它的磁性能，而现在实际应用中则要求功能结构一体化。如金属软磁材料在电磁铁中，既作为导磁材料，又作为力施加机构及位移传导部件。因此铁镍合金等软磁材料，除了要求具有高磁感、高导磁、低损耗的物理性能，同时要求具有优异的力学性能，如高强度、耐磨、耐蚀。然而由于Fe-Ni系软磁材料的磁感和磁导率对应力十分敏感，实际使用前，为了消除加工、相变应力导致的磁感和导磁率下降，需要经过接近相变温度的长时间退火处理，由此导致抗拉强度和硬度下降，大大限制了该材料在需要高强度、高硬度、高耐磨性领域的应用。

为提高金属软磁材料的机械强度，传统的方法是加入合金化元素，如含Nb的坡莫合金,在晶粒内部和晶界处析出第二相粒子提高强度，然而非磁性第二相会使磁性能严重下降。而且传统的沉淀硬化，其析出相在高温下会聚集长大或重新固溶于基体中，失去强化作用，限制了合金的使用温度。还有报道添加高强度纤维的增强型软磁复合材料，高温蠕变性能大大改善，然而该法在大幅提高合金的机械性能的同时对软磁性能影响也较大。为了提高磁头用铁镍合金的耐磨性通常是采用表面刷镀涂层或是离子注入的方法。还有为了提高铁镍系软磁材料的耐磨性和耐腐蚀性，在FeNi粒子的表面包覆一层SiO₂，但磁导率下降10%以上。 

弥散强化是在金属和合金基体中引入高度弥散的稳定的第二相粒子达到强化材料的方法。弥散相粒子能够钉扎位错、晶界、亚晶界，阻碍位错的移动，所以弥散强化材料的强度很高。氧化物弥散强化合金的研究始于上世纪初，最初为了防止钨条高温时晶粒长大，加入ThO₂得到W-ThO₂合金。1946年瑞士R.Irman发现烧结铝(Al-Al₂O₃)，铝粉上的天然涂层氧化铝可提高烧结铝制品的强度与硬度。从此以后氧化物弥散强化合金一直受到广泛的重视。氧化物弥散强化材料在提高材料强度的同时对基体材料的物理性能影响不大，最可贵的是氧化物弥散相熔点高，在高温下稳定，其强化效果可以维持到接近合金的熔点温度，使得弥散强化材料在接近基体金属熔点附近(0.8-0.9T_m)仍然具有很高的强度、蠕变性能和抗氧化性能。当然氧化物应不在基体中溶解，扩散速率小，相界面能低也是弥散质点与基体结合好的基本条件，在氧化物中用得较多的是Al₂O₃和Y₂O₃。目前研究较成功的氧化物弥散强化材料有内氧化法生产的弥散强化铜和机械合金化方法生产的铁基和镍基高温合金。

发明内容

本发明的目的：针对铁镍系软磁材料机械强度低，使得在需要抗拉压、耐磨应用中受到一定的限制的弱点，提供一种提高铁镍系软磁材料机械强度而对其磁性能影响很小的制备方法，使其可应用于抗拉压耐磨电子器件上，拓展铁镍系软磁材料的应用领域。