本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種高溫耐輻照磁致伸縮合金及制備方法，該合金化學(xué)成分的重量百分比為：Ni:43.0～66.0%、Cr:0～5.0%、Mo:1.0～3.5%、Ti:1.0～3.0%、Al:0～1.0%，余量為Fe。本發(fā)明專利技術(shù)所述高溫耐輻照磁致伸縮合金，具有高的居里溫度，在較寬的溫度范圍內(nèi)具有良好的磁致伸縮性能，并具有大的飽和磁致伸縮系數(shù)，在反應(yīng)堆中抗輻照性能優(yōu)良，不會發(fā)生高劑量中子或伽馬射線引起的輻照激活或蛻變，能夠滿足反應(yīng)堆堆芯高溫大輻照劑量的使用要求。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)公開了一種高溫耐輻照磁致伸縮合金及制備方法，該合金化學(xué)成分的重量百分比為：Ni:43.0～66.0%、Cr:0～5.0%、Mo:1.0～3.5%、Ti:1.0～3.0%、Al:0～1.0%，余量為Fe。本專利技術(shù)所述高溫耐輻照磁致伸縮合金，具有高的居里溫度，在較寬的溫度范圍內(nèi)具有良好的磁致伸縮性能，并具有大的飽和磁致伸縮系數(shù)，在反應(yīng)堆中抗輻照性能優(yōu)良，不會發(fā)生高劑量中子或伽馬射線引起的輻照激活或蛻變，能夠滿足反應(yīng)堆堆芯高溫大輻照劑量的使用要求。【專利說明】高溫耐輻照磁致伸縮合金
本專利技術(shù)涉及一種合金，特別涉及一種高溫耐輻照磁致伸縮合金及制備方法。
技術(shù)介紹
磁致伸縮材料是自上世紀(jì)六七十年代迅速發(fā)展起來的新型智能功能材料，目前已被視為本世紀(jì)提高國家高科技綜合競爭力的戰(zhàn)略性材料，磁致伸縮材料具有機械能/電能轉(zhuǎn)換效率高、能量密度大、響應(yīng)速度高、可靠性好、驅(qū)動方式簡單等特點。利用材料的威德曼效應(yīng)，磁致伸縮材料加工成絲材、管材、棒材或帶材等，其作為核心敏感元件廣泛應(yīng)用于液位傳感器、位移傳感器、磁彈性型扭矩傳感器及楊氏模量等傳感器中，并在坦克、核潛艇、激光鏡、電子顯微鏡、高速閥和燃料噴射裝置、電力傳輸繼電器以及機器人的機械聯(lián)動等裝置中廣泛使用，在物位精密測量、質(zhì)量檢驗、優(yōu)化控制、工況檢測和故障診斷等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。反應(yīng)堆驅(qū)動機構(gòu)用磁致伸縮傳感器是反應(yīng)堆安全運行的重要裝置，其使用環(huán)境具有350°C高溫及大輻照劑量的惡劣工況特點，這就要求其核心敏感材料具有易加工、耐高溫及耐輻照的特點。稀土超磁致伸縮材料TbDyFe合金具有巨大的磁致伸縮應(yīng)變，但其脆性大，不能加工成絲且價格昂貴。Fe-Ga合金的研究正處于起步階段，其也具有較高的磁致伸縮應(yīng)變，但其磁致伸縮性能受晶體取向影響較大，且加工難度也較大，難于加工成傳感器所需的細(xì)小絲材。目前磁致伸縮傳感器用的波導(dǎo)絲多為Fe-Ni合金絲，但其中Ni的含量通常在45%以下，并含有Cr等降低居里溫度的元素，使得傳統(tǒng)的Fe-Ni合金絲的磁致伸縮性能只能保持在100°C以下，限制了傳感器的使用溫度范圍，難以滿足350°C高溫以下使用的要求。加入Co可使局里溫度升高，但Co元素在高溫大輻照劑量輻照后，變成了不穩(wěn)定的同位素而嬗變成其它元素，使材料的磁致伸縮性能發(fā)生極大的惡化，從而影響傳感器性能。引起儀器儀表的失效，反應(yīng)堆用高溫磁致伸縮合金正是由此發(fā)展而來。因此，迫切需要開發(fā)一種既具有高居里溫度、耐大的輻照劑量、又能加工成絲的新型磁致伸縮材料，以推動該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高溫耐輻照磁致伸縮合金及制備方法。所述合金在較寬的溫度范圍內(nèi)O~380°C，具有大飽和磁致伸縮系數(shù)和良好的耐輻照性能，能夠滿足反應(yīng)堆堆芯高溫大輻照劑量的使用要求。為實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案:高溫耐輻照磁致伸縮合金的重量百分比為:N1:43.0 ~66.0% ;Cr:0 ~5.0%;Mo: 1.0 ~3.5% ；T1:1.0 ~3.0%;Al:0 ~1.0%，余量為Fe。所述的高溫耐輻照磁致伸縮合金，較好的技術(shù)方案是合金的重量百分比為:N1:48.5%;Mo: 1.0% ；T1: 1.0% ； Al:0.2%;余量為Fe。 所述的高溫耐輻照磁致伸縮合金，較好的的技術(shù)方案是該合金的重量百分比為:N1:55.0%;Cr:2.5% ；Mo:2.0% ；T1: 2.3% ；Al: 0.3% ；余量為Fe。高溫耐輻照磁致伸縮合金的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)。高溫耐輻照磁致伸縮合金的制備方法有下述步驟:a).熔煉:按權(quán)利要求1-3任一所述的重量百分比稱取合金的各個組分，在熔化功率80Kw、精煉功率20~30Kw、真空度≥IPa條件下，真空熔煉15~30分鐘；b).成坯:經(jīng)電渣自耗成鑄錠，加熱至1100~1170°C，熱鍛成方坯；c).軋制:將鍛造后的合金坯料分別進(jìn)行900~1170°C熱軋，軋制成盤條；d).冷拔:將軋制成的盤條在O~45°C下冷拔成Φ < 0.72mm的絲材；e).熱處理:步驟d)所述的絲材置于真空爐中，1000~1150±5°C下保溫I~3小時，隨后以30-100°C /h的速度冷卻到580°C ±5°C時，保溫5小時后隨爐冷卻到室溫，得到高溫耐輻照磁致伸縮合金。將成品絲材置于真空熱處理爐中進(jìn)行最終的熱處理，用于調(diào)整和穩(wěn)定合金的磁致伸縮性能。本合金的主要性能如下:1.合金的飽和磁致伸縮系數(shù):λ S= (20~40) X 1(T6/°C，2.合金的居里溫度:Tc≥380°C。本專利技術(shù)合金中Co元素用于提高NiFe基合金的居里溫度，但Co元素在高劑量的中子或伽馬射線引起的輻照激活或蛻變，對絲材性能及反應(yīng)堆造成不良影響。增加Ni含量可提高合金居里溫度，可使磁致伸縮合金從室溫到高溫一直保持良好的磁致伸縮性能，因而可在較寬溫度范圍內(nèi)獲得大的飽和磁致伸縮系數(shù)。本專利技術(shù)所述合金，解決了傳統(tǒng)的FeNi基磁致伸縮合金的居里溫度低的問題，擴大了其使用溫度范圍。制備過程中，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に噥碚{(diào)整合金的組織和性能，使合金的飽和磁致伸縮系數(shù)在較寬的溫度范圍內(nèi)基本保持不變，滿足高精度儀器儀表的寬溫使用要求。本專利技術(shù)的高溫耐輻照磁致伸縮合金，具有高的居里溫度及良好的抗輻照性能，在較寬的溫度范圍內(nèi)，具有大的飽和磁致伸縮系數(shù)。采用本專利技術(shù)的高溫磁致伸縮合金制備方法，可調(diào)整合金的組織和性能，使合金在較寬的溫度范圍內(nèi)保持大的飽和磁致伸縮系數(shù)，滿足反應(yīng)堆用磁致伸縮傳感器的高溫大輻照劑量使用要求，能夠滿足高精度傳感器的高溫耐輻照使用要求。采用本專利技術(shù)的反應(yīng)堆用高溫磁致伸縮合金裝備傳感器的方法，可提高及穩(wěn)定合金的磁致伸縮性能，滿足傳感器高溫大輻照劑量長時間穩(wěn)定精確測量的需要。本專利技術(shù)所述N1、Cr、Mo、T1、Al、Fe均采用純度為99.95%≥的金屬原材料。【具體實施方式】實施例1選取合金的成分含量為:N1:48.5%, Mo:1.0%, T1:1.0%, Al:0.2%，余量為 Fe。取上述組分放進(jìn)真空感應(yīng)進(jìn)行熔煉，熔煉工藝為熔化功率80Kw、精煉功率20~30Kw、真空度優(yōu)于IPa、熔煉時間為15~30分鐘；再經(jīng)電渣重熔成鑄錠，在柴油爐中加熱至1150°C，熱鍛成各種所需規(guī)格(如40mmX 40mm)的方坯，合金坯料進(jìn)行900~1170°C熱軋，軋制成盤條。將軋制成的盤條在O~45°C下冷拔,冷拔成中Φ0.63mm以下的絲材。將絲材裝入真空熱處理爐中，在1100±5°C下保溫I小時；然后以60°C /h的速度冷卻到580±5°C，保溫5小時后隨爐冷卻到室溫，得到的高溫耐輻照磁致伸縮合金，用于裝備反應(yīng)堆用高溫磁致伸縮傳感器。測試結(jié)果表明:合金的飽和磁致伸縮系數(shù)λ s=31X10_6/°C，合金的居里溫度:Tc=381。。。實施例2與實施例不同的是選取合金的成分含量為:N1: 55.0%、Cr: 2.5%、Mo: 2.0%、T1: 2.3%、Al: 0.3%，余量為Fe。，其余的同實施例1。測試結(jié)果表明:合金的飽和磁致伸縮系數(shù)λ S=26X10_7°C，合金的居里溫度:Tc=385。。。實施例3與實施例不同的是選取合金的成分含量為N1: 64.0%、Cr5.0%本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種高溫耐輻照磁致伸縮合金，其特征在于，該合金的重量百分比為：Ni:43.0～66.0%；Cr:0～5.0%；Mo:1.0～3.5%；Ti:1.0～3.0%；Al:0～1.0%，余量為Fe。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王宏，張登友，高學(xué)緒，張十慶，楊百煉，鄒興政，劉洋，郭衛(wèi)民，李方，唐銳，王東哲，劉慶賓，
申請(專利權(quán))人：重慶材料研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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