D01:10.13374j.isml00103x2006.卫.029 第28卷第12期 北京科技大学学报 Vol.28 No.12 2006年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2006 可变形永磁合金CusoNi13Fe7的研究 刘亚东张辉滕蛟王立锦于广华 朱逢吾 北京科技大学材料科学与工程学院。北京100083 摘要研制了一种新成分的CugoN i3Fe?合金，其加工性能优于传统C6 oNizoFe20合金，并成功轧 制成02mm厚的薄带.系统研究了回火温度与回火时间对该合金磁性能的影响.研究结果表明， CNFe合金只有经过适当的回火处理才能得到较好的磁学性能.在635℃回火1h后，矫顽力H。 可达到542kA"m-1,剩磁感应B.为019T,矩形比S为0.79.磁性测量表明，在635℃回火1h 后样品平行于轧制方向和垂直于轧制方向的矫顽力H。差别较大，而在其他回火条件下的差别都 比较小.新研制的Cugo Ni3Fe,合金可作为磁栅尺的备选材料. 关键词永磁合金：磁学性能：回火处理：磁栅尺 分类号TM274:0482.54 磁栅尺是数控机床上广泛应用的一种位移传 实际应用表明，传统的CucoNi2oFe:0合金在使 感器，对于数控机床的加工精度非常重要.磁栅 用过程中，其磁性能会随着时间的延长而下降，造 尺主要是由磁栅和磁头组成.磁栅通常为一磁 成仪器工作性能降低.国外的研究表明通过工艺 性薄带，上面录有等间距的磁信号.工作时，磁头 调整可解决上述问题到.本文设计了一种新的合 相对于磁栅移动，并把磁栅上的磁信号转换为电 金成分，成功制备出了综合性能优良的CuNiFe 信号，经过电路处理将信号放大，实现对位置或位 合金 移的测量.对于磁栅尺，矫顽力通常要求在32~ 56kA“m1之间，长度要求为几米到几十米.国外 1实验 采用可变形永磁合金制造出符合要求的磁栅尺用 将80%Cu,13%Ni,7%Fe(纯度都超过 磁带材料. 99.9%经真空熔炼，浇铸成铜镍铁合金棒.棒材 可变形永磁合金具有非常好的加工性能.容 在真空炉中进行均匀化处理：炉温1050℃，保温 易加工成尺寸小、精度高的永磁元件（如丝、带和 5h,油淬.然后轧成厚度0.2mm的薄带（如图1 其他复杂形状)；同时，可变形永磁合金还具有很 所示.在高真空（优于10厂4Pa)下回火，回火温 好的磁学性能.这使得它在传感器、仪器仪表等 度为600,620.635,650.675℃，回火时间为1,2,3 领域有不可替代的作用.目前，常用的可变形永 h.样品的磁滞回线用VSM测试.通过公式B= 磁合金有FeCoCr和CuNiFe.它们都是通过失稳 Ho(H+M)将M一H曲线转换成B一H曲线后 分解(spinodal decomposition)来获得永磁性能的. 但是，FeCoCr由于含有昂贵元素Co,而且其热处 得到合金的矫顽力H,矩形比S由M一H曲线 理工艺较为复杂，使得其成本较高.传统的铜镍 铁合金成分为Cu60%,Fe20%,Ni20%(质量 分数).其基本的磁学性能为矫顽力H=36~40 kAm-1,剩磁B,=050~0.55T.国内20世纪 80年代曾研究过铜镍铁永磁合金，其基本磁学性 能为B=0.4~0.6T,H。=3.2-6.4kAm, 矫顽力很低，不能应用. 收稿日期：2005-09-19修回日期：200604-19 基金项目：国家“863”计划资助项目(N0.2003AA325010) 图10.2nmm厚的CugNi1:Fg合金薄带 作者简介：刘亚东(1980一），男，顾士研究生：于广华(1966一)， Fig I CusoNigs Fe,alloy rbbon with a thickness of 0 2 mm 男，教授，博士可变形永磁合金 Cu80Ni13Fe7 的研究 刘亚东 张 辉 滕 蛟 王立锦 于广华 朱逢吾 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083 摘 要 研制了一种新成分的 Cu80Ni13Fe7 合金, 其加工性能优于传统 Cu60Ni20Fe20合金, 并成功轧 制成 0.2 mm 厚的薄带.系统研究了回火温度与回火时间对该合金磁性能的影响.研究结果表明, CuNiFe合金只有经过适当的回火处理才能得到较好的磁学性能.在 635 ℃回火 1 h 后, 矫顽力 Hc 可达到 54.2 kA·m -1 , 剩磁感应 Br 为 0.19 T, 矩形比 S 为 0.79.磁性测量表明, 在 635 ℃回火 1 h 后样品平行于轧制方向和垂直于轧制方向的矫顽力 Hc 差别较大, 而在其他回火条件下的差别都 比较小.新研制的 Cu80Ni13Fe7 合金可作为磁栅尺的备选材料. 关键词 永磁合金;磁学性能;回火处理;磁栅尺 分类号 TM 274 ;O 482.54 收稿日期:2005 09 19 修回日期:2006 04 19 基金项目:国家“ 863”计划资助项目( No .2003AA325010) 作者简介:刘亚东( 1980—) , 男, 硕士研究生;于广华( 1966—) , 男, 教授, 博士 磁栅尺是数控机床上广泛应用的一种位移传 感器, 对于数控机床的加工精度非常重要.磁栅 尺主要是由磁栅和磁头组成[ 1] .磁栅通常为一磁 性薄带, 上面录有等间距的磁信号 .工作时, 磁头 相对于磁栅移动, 并把磁栅上的磁信号转换为电 信号, 经过电路处理将信号放大, 实现对位置或位 移的测量 .对于磁栅尺, 矫顽力通常要求在 32 ～ 56 kA·m -1之间, 长度要求为几米到几十米.国外 采用可变形永磁合金制造出符合要求的磁栅尺用 磁带材料 . 可变形永磁合金具有非常好的加工性能, 容 易加工成尺寸小 、精度高的永磁元件( 如丝 、带和 其他复杂形状) ;同时, 可变形永磁合金还具有很 好的磁学性能.这使得它在传感器 、仪器仪表等 领域有不可替代的作用.目前, 常用的可变形永 磁合金有 FeCoCr 和 CuNiFe.它们都是通过失稳 分解( spinodal decomposition) 来获得永磁性能的. 但是, FeCoCr 由于含有昂贵元素 Co, 而且其热处 理工艺较为复杂, 使得其成本较高.传统的铜镍 铁合金成分[ 2] 为 Cu 60 %, Fe 20 %, Ni 20 %( 质量 分数) .其基本的磁学性能为矫顽力 Hc =36 ～ 40 kA·m -1 , 剩磁 B r =0.50 ～ 0.55 T .国内 20 世纪 80 年代曾研究过铜镍铁永磁合金, 其基本磁学性 能为 B r =0.4 ～ 0.6 T, Hc =3.2 ～ 6.4 kA·m -1 , 矫顽力很低, 不能应用. 实际应用表明, 传统的 Cu60Ni20Fe20合金在使 用过程中, 其磁性能会随着时间的延长而下降, 造 成仪器工作性能降低 .国外的研究表明通过工艺 调整可解决上述问题[ 3] .本文设计了一种新的合 金成分, 成功制备出了综合性能优良的 CuNiFe 合金 . 图 1 0.2 mm 厚的 Cu80Ni13Fe7 合金薄带 Fig.1 Cu80Ni13Fe7 alloy ribbon with a thickness of 0.2 mm 1 实验 将 80 % Cu, 13 % Ni, 7 % Fe ( 纯度都超过 99.9 %) 经真空熔炼, 浇铸成铜镍铁合金棒.棒材 在真空炉中进行均匀化处理:炉温 1 050 ℃, 保温 5h, 油淬 .然后轧成厚度 0.2 mm 的薄带( 如图 1 所示) .在高真空( 优于 10 -4 Pa) 下回火, 回火温 度为 600, 620, 635, 650, 675 ℃, 回火时间为 1, 2, 3 h .样品的磁滞回线用 VSM 测试 .通过公式 B = μ0( H +M) 将 M -H 曲线转换成B -H 曲线后 得到合金的矫顽力 Hc, 矩形比 S 由 M -H 曲线 第 28 卷 第 12 期 2006 年 12 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol.28 No.12 Dec.2006 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2006.12.029