磁硬化FeGa合金及其制備方法

磁硬化FeGa合金及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種磁硬化FeGa合金及其制備方法，該合金組分中各元素及其所占質量百分比為：Ga：0.1～22.65wt%，C：0.40～0.50wt%，Mn：0.50～1.0wt%，Fe：余量；所述制備方法包括如下步驟：（1）冶煉和鑄造：對Ga、C、Mn和Fe原料進行真空感應熔煉，定向鑄造成FeGa合金坯料;（2）退火：對所述FeGa合金坯料在真空熱處理爐中以80～90℃/小時的速度升溫至1050～1100℃保溫8～10小時，隨爐冷卻至300℃出爐;（3）超導充磁：將退火后的所述FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁。本發明的合金同時具有磁致伸縮性能和矩磁特性，適用于高壓斷路器的磁操作機構。
【專利說明】磁硬化FeGa合金及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磁硬化FeGa合金及其制備方法，更具體地說，是涉及兼具磁致伸縮特性和矩磁特性的FeGa合金以及能夠生產該種合金的制備方法，該技術可應用于電力設備高壓斷路器的磁操作機構。
【背景技術】
[0002]永磁材料是一類重要的功能材料，簡單的說永磁材料是一經磁化即能保持恒定磁性的材料。目前在工業和現代科學技術廣泛應用的永磁材料有四大類:(I)鑄造Al-Ni系和Al-N1-Co系永磁材料，簡稱鑄造永磁材料；(2)鐵氧體永磁材料；(3)稀土永磁材料；(4)其它永磁材料。
[0003]近年國內外眾多廠家相繼推出永磁機構斷路器，其動作過程簡單，機構零件比彈簧機構減少80%以上，大大降低了斷路器的機械故障率，基本可達到免維護。但是以釹鐵硼合金為永磁體的機構存在合分閘電流高、高溫易失效、退磁率高等問題。
[0004]隨著電子技術向小型化、多功能方向發展，開發多功能復合的磁性材料十分重要。FeGa合金是在2000年由美國Clark等人開發出的新型磁致伸縮材料(Clark A E,RestorffJ B， Wun-Fogle Mj et al.Magnetostrictive properties of body-centeredcubic Fe-Ga and Fe-Ga-Al alloys.1EEE Transactions on Magnetics, 2000，36(5):3238-3240)。相比于傳統的FeNi磁致伸縮合金和巨磁致伸縮材料Terfenol-D來說，FeGa合金兼有成本低、力學性能好、低場大應變等特征，成為磁致伸縮領域被關注的重點。如果能將FeGa合金的低 場大磁致伸縮、高居里溫度和高響應頻率用在高壓開關的磁路機構中將會明顯降低分合閘電流(更節能)、高溫不失效(更可靠)，應用前提是找到FeGa合金的磁硬化途徑。
[0005]現有的FeGa磁致伸縮合金無矩磁特性，目前的各種元素添加只是為了提高FeGa合金磁致伸縮性能或改善FeGa合金的力學性能。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在于提供一種兼具磁致伸縮性能和矩磁性質的磁性合金以及制備這種合金的工藝方法，使相應的新型復合材料適合用于高壓開關操作機構磁路中，以降低分合閘電流和保持高溫下工作可靠。
[0007]本發明的技術方案是:
一種磁硬化FeGa合金，其中加入了 Mn、C元素。
[0008]所述磁硬化FeGa合金中各元素及其所占的質量百分比為:
Ga:0.1 ~22.65wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.50 ~1.0wt%, Fe:余量。
[0009]作為進一步的優選配比，所述的磁硬化FeGa合金中各元素及其所占的質量百分比可以是:
(I)Ga:1.00 ~10.00wt%,C:0.40 ~0.50wt%,Mn:0.50 ~0.80wt%,Fe:余量；(2)Ga:3.0O ~8.00wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.55 ~0.75wt%, Fe:余量；或(3) Ga:11.75 ~22.65wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.80 ~1.0wt%, Fe:余量。
[0010]所述磁硬化FeGa合金的矯頑力He可達5~30kA/m，具有Z型磁化曲線，室溫磁致伸縮系數可達20~300 X 10'
[0011]一種磁硬化FeGa合金的制備方法，包括如下步驟:
Cl)冶煉和鑄造:對Ga、C、Mn和Fe原料進行真空感應熔煉，定向鑄造成FeGa合金坯料，合金組分中上述各元素的質量百分比分別為:Ga:0.1~22.65wt%，C:0.40~0.50wt%,Mn:0.50 ~1.0wt%, Fe:余量；
(2)退火:對所述FeGa合金坯料在真空熱處理爐中以80~90°C/小時的速度升溫至1050~1100°C保溫8~10小時，隨爐冷卻至300°C出爐；
(3)超導充磁:將退火后的所述FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁。
[0012]所述步驟(3)中充磁次數可以為3-5次，超導永磁體的磁場強度優選為4-8T。
[0013]在進行所述步驟(1)、(2)時，優選調節真空度到2父10_^1~4\10_如1，再通入惰性氣體作為保護氣體。保護氣體壓力優選為(4~5) X IO4Pa0
[0014]合金組分中Ga、C、Mn和Fe各元素的質量百分比優選配比為:Ga:1.00~
10.00wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.50 ~0.80wt%, Fe:余量；或者為:Ga:11.75 ~22.65wt%, C:0.40 ~0.5 0wt%, Mn:0.80 ~1.0wt%, Fe:余量。
[0015]本發明的設計原理如下:
(I)FeGa合金中Ga元素會在無序的A2基體相內部形成納米級的馬氏體四方相，馬氏體相的磁各向異性是FeGa磁硬化行為的起因，在Fe合金中添加C和Mn元素可極大地促進馬氏體相的形成，同時，為了避免產生不利于FeGa合金磁致伸縮性能的面心立方相，本發明將C含量限制在0.50wt%以內，將Mn含量限制在1.0wt%以內。
[0016](2)對合金進行真空熔煉是為保證盡量減少氧化對材料磁性能的影響，定向鑄造是為了形成晶粒在單軸方向上沿晶體學方向〈001〉的有序排列。
[0017](3)退火工藝是讓合金在A2相區的溫度長時間保溫，以保證合金成分和相結構的均勻性。
[0018](4)最后的超導充磁工序，是利用具有強磁晶各向異性的馬氏體在超導強磁體下發生沿磁場方向上的扭轉，退掉磁場后在充磁方向上的單軸各向異性得到一定程度的強化和保持。
[0019]本發明的有益效果為:通過引入Mn、C等，使FeGa合金被磁硬化，使所形成的新型復合材料(即磁硬化FeGa磁致伸縮合金)具有了優異的矩磁特性。通過采用本發明所公開的各組分的質量配比并結合采用本發明所公開的相應的制備工藝，獲得了現有技術下所沒有的具有優異矩磁特性的磁致伸縮復合材料，其矯頑力He可達5~30kA/m，具有Z型磁化曲線，室溫磁致伸縮系數可達20~300X10_6。是一種新型的較經濟的低場大磁致伸縮、高居里溫度和高響應頻率硬磁材料，當應用于高壓開關的磁路機構中時可明顯降低分合閘電流，節能效果顯著，另外，該材料即使工作在高溫下也會長期保持較低的退磁率，因此可使高壓開關可靠性顯著提高，當然，該合金還可用于其他有矩磁特性、大磁致伸縮特性等材料特性要求的場合。【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是〈100〉取向鑄造FeGa合金的橫截面X射線衍射圖譜；
圖2是無取向鑄態樣品的X射線衍射圖譜；
圖3是FeGa合金磁致伸縮性能曲線圖；
圖 4 是 Ga:1.00wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.50 ~0.80wt%，余量為 Fe 的合金磁滯回線圖；
圖 5 是 Ga: 10.00wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.50 ~0.80wt%,余量為 Fe 的合金磁滯回線圖；
圖 6 是 Ga:22.65wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.80 ~L 0wt%,余量為 Fe 的合金磁滯
回線圖。
【具體實施方式】
[0021]本發明公開了一種磁硬化FeGa合金，其是在現有的FeGa磁致伸縮合金基礎上引入了 Mn、C等元素，使FeGa磁致伸縮合金得到了磁硬化，使所形成的新型材料(即磁硬化FeGa磁致伸縮合金)具有了矩磁特性。
[0022]所述磁硬化FeGa合金的組分包括Ga、C、Mn、Fe，當然還含有其他不可避免的雜質。上述各組分的質量百分比 為:Ga:0.1~22.65wt%, C:0.40~0.50wt%，Mn:0.50~1.0wt%,
Fe:余量。
[0023]以下是幾組優選的質量配比:(I) Ga: 1.00~10.00wt%, C:0.40~0.50wt%,Mn:0.50 ~0.80wt%, Fe:余量；(2) Ga:3.00 ~8.00wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.55 ~0.75wt%, Fe:余量；(3)Ga:11.75 ~22.65wt%, C:0.40 ~0.50wt%,Mn:0.80 ~1.0wt%, Fe:余量。
[0024]本發明的所述磁硬化FeGa合金的矯頑力He可達5~30kA/m,具有Z型磁化曲線，室溫磁致伸縮系數在20~300X 10_6范圍內。
[0025]現有技術下，對鐵基合金采用不同的熱處理方法可形成淬火鋼型、α / Y相轉變型、亞穩相分解型和析出型等不同類型的磁硬化合金。本發明的發明人發現:通過微合金化，并用定向鑄造制備取向FeGa合金，最后采用超導強磁體充磁是FeGa合金磁硬化的另外一種全新途徑。定向鑄造可以獲得其生長方向與主應力方向一致的單向生長的晶體，消除橫向晶界，使合金的單向機械強度等得到提高，更重要的是為后續的充磁以及磁性保持打下堅實的基礎。具體制備方法包括如下步驟:
(I)冶煉和澆鑄:先將Ga、C、Mn和Fe等原料稱量后放入真空感應爐內的水冷銅坩堝中，調節真空室的真空度為2 X KT3Pa~4X 10_3Pa，通入惰性氣體作保護氣體，調節加熱功率，使原料完全熔化，再在水冷銅坩堝內迅速凝固成合金錠，翻轉合金錠再進行熔煉，待原料完全熔化后再通過迅速冷卻使其凝固成合金錠，再翻轉合金錠，熔煉，如此反復2~4次使合金內的成分均勻，然后定向鑄造成FeGa合金坯料，合金組分中上述各元素的質量百分比分別為:Ga:0.1 ~22.65wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.50 ~1.0wt%, Fe:余量。
[0026](2)均勻化退火:將FeGa合金坯料放入真空熱處理爐中，調節真空室的真空度為2X KT3Pa~4X10_3Pa，通入惰性氣體作保護氣體，以80~90°C /小時的速度升溫至1050~1100°C保溫8~10小時，隨爐冷卻至300°C出爐。[0027](3)超導充磁:將退火后的所述FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁3_5次，超導永磁體的磁場強度為4-8T。優選為充磁4次,超導永磁體的磁場強度6T。
[0028]Ga、C、Mn和Fe原料的質量百分比還可以為:Ga:1.00~10.00wt%, C:0.40~0.50wt%, Mn:0.50 ~0.80wt%, Fe:余量；或者為:Ga:11.75 ~22.65wt%, C:0.40 ~
0.50wt%,Mn:0.80~1.0wt%,Fe:余量。采用上述制備方法，最終可以獲得本發明公開的所述磁硬化FeGa合金。以下是幾個制備方法的實施例。
[0029]實施例1:
將純度大于99.9%的Fe、Ga、Mn、C等原材料用電子天平稱量，按照質量百分比Ga:
1.00wt%, C:0.46wt%，Mn:0.68wt%，Fe余量稱量后放入真空感應爐內的水冷銅坩堝中，調節真空室的真空度到4X 10_3Pa，通入高純氬氣作保護氣體，調節加熱功率，使原料完全熔化，然后使其在水冷銅坩堝內迅速凝固成合金錠，再翻轉合金錠進行熔煉，如此反復熔煉3次使合金內的成分均勻，然后澆鑄到底部為水冷銅的模具中定向鑄造成FeGa合金坯料。
[0030]將FeGa合金坯料放入真空熱處理爐中，調節真空室的真空度為(2~4)X10_3Pa，再通入氬氣等惰性氣體作保護氣體，壓力為5X IO4Pa,在保護氣體氛圍中以80°C /小時的速度升溫至1100°C保溫8小時后，隨爐冷卻至300°C出爐。
[0031 ] 將經過上述熱處理后的FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁5次，磁場強度為4T。最終獲得磁硬化(含Ga:1.00wt%, C:0.46wt%，Mn:0.68wt%)的FeGa磁致伸縮合金。
[0032]將上述制得的FeGa合金用線切割方法切取樣品，圖1為沿晶體學〈100〉方向取向鑄造合金的橫截面X射線衍射圖譜，圖2為無取向鑄態樣品的X射線衍射圖譜；可以看出定向凝固后(200)峰強度迅速增強，由此可以認為本材料為〈100〉軸向擇優取向。圖3是磁硬化FeGa合金磁致伸縮性能曲線圖。
[0033]對沿定向鑄造方向切取的樣品進行磁滯回線測量，測試結果如圖4所示，樣品的矯頑力為6kA/m。
[0034]實施例2:
先將純度大于99.9%的Fe、Ga、Mn、C等原材料用電子天平稱量，按照質量百分比Ga:
10.00wt%, C:0.45wt%，Mn:0.72wt%，Fe余量稱量后放入真空感應爐內的水冷銅坩堝中，調節真空室的真空度到3 X l(T3Pa，再通入高純氬氣等惰性氣體作保護氣體，調節加熱功率，使原料完全熔化，然后使其在水冷銅坩堝內迅速凝固成合金錠，再翻轉合金錠進行熔煉，如此反復熔煉4次使合金內的成分均勻，然后澆鑄到底部為水冷銅的模具中定向鑄造成FeGa合金坯料。
[0035]將FeGa合金坯料放入真空熱處理爐中，調節真空室的真空度為(2~4)X10_3Pa，再通入氬氣等惰性氣體作保護氣體，真空室壓力為4X IO4Pa,以80°C /小時的速度升溫至1100°C保溫10小時后，隨爐冷卻至300°C出爐。
[0036]將經過上述熱處理后的FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁4次，磁場強度為6T。最終獲得磁硬化(含Ga:10.00wt%, C:0.45wt%，Mn:0.72wt%)的FeGa磁致伸縮合金。
[0037]對沿定向鑄造方向切取的樣品進行磁滯回線測量，測試結果如圖5所示，樣品的矯頑力為28kA/m。
[0038]實施例3:
先將純度大于99.9%的Fe、Ga、Mn、C等原材料用電子天平稱量，按照質量百分比Ga:22.65wt%，C:0.48wt%，Mn:0.86wt%，Fe余量稱量后放入真空感應爐內的水冷銅坩堝中，調節真空室的真空度2 X 10_3Pa，通入高純氬氣作保護氣體，調節加熱功率，使原料完全熔化，然后使其在水冷銅坩堝內迅速凝固成合金錠，再翻轉合金錠進行熔煉，如此反復熔煉4次使合金內的成分均勻，然后澆鑄到底部為水冷銅的模具中定向鑄造成FeGa合金坯料。
[0039]將FeGa合金坯料放入真空熱處理爐中，調節真空室的真空度為(2~4)X10_3Pa，通入氬氣作保護氣體，壓力4X IO4Pa,以90°C /小時的速度升溫至1050°C保溫8小時后，隨爐冷卻至300°C出爐。
[0040]將經過上述熱處理后的FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁3次，磁場強度為8T。最終獲得磁硬化(含Ga:22.65wt%，C:0.48wt%，Mn:0.86wt%)的FeGa磁致伸縮合金。
[0041]對沿定向鑄造方向切取的樣品進行磁滯回線測量，測量結果如圖6所示，樣品的矯頑力為21kA/m。
[0042]實施例4:
先將純度大于99.9%的Fe、Ga、Mn、C等原材料用電子天平稱量，按照質量百分比Ga:
0.10wt%, C:0.47wt%, Mn:0.70wt%, Fe余量稱量后放入真空感應爐內的水冷銅坩堝中，調節真空室的真空度(2~3) X 10_3Pa，通入高純氬氣等惰性氣體作保護氣體，調節加熱功率，使原料完全熔化，然后使其在水冷銅坩堝內迅速凝固成合金錠，再翻轉合金錠進行熔煉，如此反復熔煉3次使合金內的成分均勻，然后澆鑄到底部為水冷銅的模具中定向鑄造成含有Mn、C的FeGa合金還料。
[0043]將所述FeGa合金坯料放入真空熱處理爐中，調節真空室的真空度為(2~4) X 10_3Pa，通入氬氣等惰性氣體作保護氣體，保護氣體壓力為4X IO4Pa,以83°C /小時的速度升溫至1080°C保溫8.5小時后，隨爐冷卻至約300°C出爐。
[0044]將經過上述熱處理后的FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁3次，磁場強度為5T,獲得磁硬化(含Ga:0.10wt%, C:0.47wt%，Mn:0.70wt%)的FeGa磁致伸縮合金。對沿定向鑄造方向切取的樣品進行磁滯回線測量，樣品的矯頑力為5kA/m。
[0045]實施例5:
先將純度大于99.9%的Fe、Ga、Mn、C等原材料用電子天平稱量，按照質量百分比Ga:
1.23wt%，C:0.50wt%, Mn:0.80wt%, Fe余量稱量后放入真空感應爐內的水冷銅坩堝中，調節真空室的真空度(2~4) X l(T3Pa，通入高純氬氣等惰性氣體作保護氣體，調節加熱功率，使原料完全熔化，然后使 其在水冷銅坩堝內迅速凝固成合金錠，再翻轉合金錠進行熔煉，如此反復熔煉3次使合金內的成分均勻，然后澆鑄到底部為水冷銅的模具中定向鑄造成含有Mn、C的FeGa合金還料。
[0046]將所述FeGa合金坯料放入真空熱處理爐中，調節真空室的真空度為(2~4) X 10_3Pa，通入氬氣等惰性氣體作保護氣體，保護氣體壓力為4X IO4Pa,以85°C /小時的速度升溫至1090°C保溫9小時后，隨爐冷卻至約300°C出爐。
[0047]將經過上述熱處理后的FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁3次，磁場強度為6T,獲得磁硬化(含Ga:1.23wt%，C:0.50wt%, Mn:0.80wt%)的FeGa磁致伸縮合金。對沿定向鑄造方向切取的樣品進行磁滯回線測量，樣品的矯頑力為7kA/m。
[0048]實施例6:
先將純度大于99.9%的Fe、Ga、Mn、C等原材料用電子天平稱量，按照質量百分比Ga:11.75wt%，C:0.43wt%，Mn:1.00wt%, Fe余量稱量后放入真空感應爐內的水冷銅坩堝中，調節真空室的真空度(3~4) X 10_3Pa，通入高純氬氣等惰性氣體作保護氣體，調節加熱功率，使原料完全熔化，然后使其在水冷銅坩堝內迅速凝固成合金錠，再翻轉合金錠進行熔煉，如此反復熔煉4次使合金內的成分均勻，然后澆鑄到底部為水冷銅的模具中定向鑄造成含有Mn、C的FeGa合金還料。
[0049]將所述FeGa合金坯料放入真空熱處理爐中，調節真空室的真空度為(3~4) X 10_3Pa，通入氬氣等惰性氣體作保護氣體，保護氣體壓力為5X IO4Pa,以80°C /小時的速度升溫至1100°C保溫9.5小時后，隨爐冷卻至約300°C出爐。
[0050]將經過上述熱處理后的FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁4次，磁場強度為7T，獲得磁硬化(含Ga:11.75wt%，C:0.43wt%，Mn:1.00wt%)的FeGa磁致伸縮合金。對沿定向鑄造方向切取的樣品進行磁滯回線測量，樣品的矯頑力為30kA/m。
[0051]實施例7:
先將純度大于99.9%的Fe、Ga、Mn、C等原材料用電子天平稱量，按照質量百分比Ga:20.38wt%，C:0.40wt%, Mn:0.50wt%, Fe余量稱量后放入真空感應爐內的水冷銅坩堝中，調節真空室的真空度(3~4) X 10_3Pa，通入高純氬氣等惰性氣體作保護氣體，調節加熱功率，使原料完全熔化，然后使其在水冷銅坩堝內迅速凝固成合金錠，再翻轉合金錠進行熔煉，如此反復熔煉4次使合金內的成分均勻，然后澆鑄到底部為水冷銅的模具中定向鑄造成含有Mn、C的FeGa合金還料。
[0052]將所述FeGa合金坯料放入真空熱處理爐中，調節真空室的真空度為(3~4) X 10_3Pa，通入氬 氣等惰性氣體作保護氣體，保護氣體壓力為5X IO4Pa,以88°C /小時的速度升溫至1070°C保溫10小時后，隨爐冷卻至約300°C出爐。
[0053]將經過上述熱處理后的FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁4次，磁場強度為8T，獲得磁硬化(含Ga:20.38wt%，C:0.40wt%，Mn:0.50wt%)的FeGa磁致伸縮合金。對沿定向鑄造方向切取的樣品進行磁滯回線測量，樣品的矯頑力為20kA/m。
[0054]實施例8:
先將純度大于99.9%的Fe、Ga、Mn、C等原材料用電子天平稱量，按照質量百分比Ga:3.00wt%, C:0.40wt%, Mn:0.56wt%，Fe余量稱量后放入真空感應爐內的水冷銅坩堝中，調節真空室的真空度2.5 X 10_3Pa，通入高純氬氣等惰性氣體作保護氣體，調節加熱功率，使原料完全熔化，然后使其在水冷銅坩堝內迅速凝固成合金錠，再翻轉合金錠進行熔煉，如此反復熔煉3次使合金內的成分均勻，然后澆鑄到底部為水冷銅的模具中定向鑄造成含有Mn、C的FeGa合金坯料。
[0055]將所述FeGa合金坯料放入真空熱處理爐中，調節真空室的真空度為2.5 X 10?,通入氬氣等惰性氣體作保護氣體，保護氣體壓力為4X IO4Pa,以82°C /小時的速度升溫至1050°C保溫8小時后，隨爐冷卻至約300°C出爐。
[0056]將經過上述熱處理后的FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁3次，磁場強度為6T,獲得磁硬化(含Ga:3.00wt%, C:0.40wt%, Mn:0.56wt%)的FeGa磁致伸縮合金。對沿定向鑄造方向切取的樣品進行磁滯回線測量，樣品的矯頑力為10kA/m。
[0057]實施例9:
先將純度大于99.9%的Fe、Ga、Mn、C等原材料用電子天平稱量，按照質量百分比Ga:8.00wt%, C:0.49wt%，Mn:0.75wt%，Fe余量稱量后放入真空感應爐內的水冷銅坩堝中，調節真空室的真空度3.5 X 10_3Pa，通入高純氬氣等惰性氣體作保護氣體，調節加熱功率，使原料完全熔化，然后使其在水冷銅坩堝內迅速凝固成合金錠，再翻轉合金錠進行熔煉，如此反復熔煉4次使合金內的成分均勻，然后澆鑄到底部為水冷銅的模具中定向鑄造成含有Mn、C的FeGa合金坯料。[0058]將所述FeGa合金坯料放入真空熱處理爐中，調節真空室的真空度為3.5 X 10?,通入氬氣等惰性氣體作保護氣體，保護氣體壓力為4X IO4Pa,以86°C /小時的速度升溫至1060°C保溫9小時后，隨爐冷卻至約300°C出爐。
[0059]將經過上述熱處理后的FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁4次，磁場強度為6T,獲得磁硬化(含Ga:8.00wt%, C:0.49wt%，Mn:0.75wt%)的FeGa磁致伸縮合金。對沿定向鑄造方向切取的樣品進行磁滯回線測量，樣品的矯頑力為24kA/m。
[0060]本發明中的“X~Y”是指≥X，且≤Y，即相應數值范圍包含兩個端值。
【權利要求】
1.一種磁硬化FeGa合金，其特征在于其原料中含有Mn、C元素。
2.如權利要求1所述的磁硬化FeGa合金，其特征在于其組分中各元素及其所占的質量百分比為:
Ga:0.1 ~22.65wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.50 ~1.0wt%, Fe:余量。
3.如權利要求2所述的磁硬化FeGa合金，其特征在于其組分中各元素及其所占的質量百分比為:
Ga:1.00 ~10.00wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.50 ~0.80wt%, Fe:余量。
4.如權利要求3所述的磁硬化FeGa合金，其特征在于其組分中各元素及其所占的質量百分比為:
Ga:3.00 ~8.00wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.55 ~0.75wt%, Fe:余量。
5.如權利要求2所述的磁硬化FeGa合金，其特征在于其組分中各元素及其所占的質量百分比為:
Ga: 11.75 ~22.65wt%, C:0.40 ~0.50wt%, Mn:0.80 ~1.0wt%, Fe:余量。
6.如權利要求1、2、3、4或5所述的磁硬化FeGa合金，其特征在于其矯頑力He為5~30kA/m，具有Z型磁化曲線，室溫磁致伸縮系數為20~300X 10'
7.一種磁硬化FeGa合金的制備方法，其特征在于包括如下步驟: Cl)冶煉和鑄造:對Ga、C、Mn和Fe原料進行真空感應熔煉，定向鑄造成FeGa合金坯料，合金組分中上述各元素的質量百分比分別為:Ga:0.1~22.65wt%，C:0.40~0.50wt%,Mn:0.50 ~1.0wt%, Fe:余量; (2)退火:對所述FeGa合金坯料在真空熱處理爐中以80~90°C/小時的速度升溫至1050~1100°C保溫8~10小時，隨爐冷卻至300°C出爐； (3)超導充磁:將退火后的所述FeGa合金坯料在超導永磁體中反復充磁。
8.如權利要求7所述的磁硬化FeGa合金的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中充磁次數為3-5次，超導永磁體的磁場強度為4-8T。
9.如權利要求8所述的磁硬化FeGa合金的制備方法，其特征在于在進行所述步驟(I)、(2)時，調節真空度為2X 10_3Pa~4X 10_3Pa，通入惰性氣體作為保護氣體。
10.如權利要求9所述的磁硬化FeGa合金的制備方法，其特征在于合金組分中Ga、C、Mn和Fe各元素的質量百分比為:Ga:1.00~10.00wt%, C:0.40~0.50wt%, Mn:0.50~0.80wt%, Fe:余量；或者為:Ga:11.75 ~22.65wt%, C:0.40 ~0.50wt%,Mn:0.80 ~1.0wt%,Fe:余量。
【文檔編號】H01L41/47GK103805839SQ201410040802
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2014年1月28日
【發明者】張國成, 張兆先 申請人:北京麥吉凱科技有限公司