專利名稱：：磁滯合金應(yīng)力熱處理方法及專用工裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及精密合金的熱處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及磁滯合金的熱處理方法。技術(shù)背景磁滯合金材料由于具有優(yōu)良的磁滯性能，非常適合用于磁滯同步電機(jī)，采用該材料制作的微特電機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)電式陀螺儀、陀螺加表、速率陀螺儀等慣性儀表中。熱處理是提高合金磁滯性能的必要途經(jīng)。常規(guī)熱處理方法為采用真空爐或電爐加熱到600~6601C，保溫30~90min后快速冷卻至室溫，處理后磁性能滿足GJB1958-1994。但處理后Bm、Br、Hc—般只能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)，很難再有提高，對于一些設(shè)計要求較高的電機(jī)零件，便很難達(dá)到其理想數(shù)值。通過加應(yīng)力方法對磁滯合金進(jìn)行熱處理，在材料成分不變，工藝參數(shù)不變的情況下，各項磁性能指標(biāo)均可提高，大大挖掘了材料的磁性能潛力，節(jié)約了材料成本，提高了材料的應(yīng)用范圍。在各類技術(shù)資料僅僅介紹拉應(yīng)力能夠提高磁滯合金的磁性能，但是尚未查到介紹如何施加應(yīng)力的工藝方法。應(yīng)力熱處理的工藝難點有以下幾點1、施加的應(yīng)力沿零件圓周方向要均勻；2、施加的應(yīng)力大小要合適；3、零件必須在熱處理溫度下(600X:左右)有足夠的應(yīng)力；4、低成本，操作簡單，適于普及推廣。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提出一種磁滯合金應(yīng)力熱處理方法和專用工裝，其基本原理是利用壓磁效應(yīng)，在加應(yīng)力狀態(tài)下經(jīng)過熱處理大大提高磁滯合金磁性能.磁滯合金應(yīng)力熱處理方法，其按照如下步驟實現(xiàn)(1)將待處理零件套入一芯軸上，然后在軸向給零件施力緊固定位，必要時選擇長度合適的套筒進(jìn)行調(diào)整；(2)零件連同工裝同爐熱處理，隨爐升溫至600660"C，保溫30-90邁in，快速冷卻室溫.步驟(1)中芯軸直徑比零件內(nèi)徑小0.03~0.08mm。芯軸的材料熱膨脹系數(shù)比所處理零件熱膨脹系數(shù)高。在軸向給零件施力緊固定位的裝置采用芯軸上的螺母軸向旋緊施力。步驟(2)中熱處理設(shè)備為真空爐或電阻加熱爐或氣份保護(hù)爐。磁滯合金應(yīng)力熱處理專用工裝，具有一芯軸(3)和可套于芯軸(3)上的調(diào)整套筒(2)，緊固螺母(1)旋接在芯軸(3)—頭；套筒的徑向?qū)挾却笥谒幚砹慵膹较驅(qū)挾取１景l(fā)明通過對磁滯合金應(yīng)力熱處理的分析研究，選用膨脹系數(shù)高的材料制作芯軸，常溫下零件和芯軸之間有間隙，很容易將零件套人芯軸，由于芯軸的膨脹系數(shù)大于磁滯合金，在熱處理溫度下將使零件受到沿圓周方向均勻的拉應(yīng)力，磁滯合金的磁疇方向在此應(yīng)力的作用下沿圓周均勻排列，快速冷卻到室溫將磁疇方向固定在需要的方向上，從而大大提高零件的磁性能，實現(xiàn)應(yīng)力熱處理的目的。經(jīng)該方法處理后的零件磁性能，在Hm=5173A/m時，Bm可達(dá)到1.65~1.75T,Br可達(dá)到1.55~1.65T，He可達(dá)到4000~4300A/m。其中BrxHe可高出材料標(biāo)準(zhǔn)磁性能約20%。此發(fā)明正是巧妙采用不同材料之間熱膨脹系數(shù)的差異，圓滿解決了在熱處理過程中有效、均勻地施加應(yīng)力的工藝要求。圖1為常規(guī)熱處理后的零件磁各向異性示意圖。圖2為本發(fā)明熱處理后的零件磁各向異性示意圖。圖3為專用工裝結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式由于磁滯合金材料為冷軋帶材，在常規(guī)熱處理后，其磁各向異性不會發(fā)生明顯變化.常規(guī)熱處理后的磁各向異性示意見圖1所示。由于零件通常為均為環(huán)狀零件，多片疊壓后使用，其材料原始的磁各向異性對實際使用有一定的消弱。若熱處理后磁疇方向沿著零件的圓周方向排列，將會大幅度提高零件的磁性能，見附圖2.應(yīng)力熱處理的原理如下磁性材料進(jìn)行磁化，會導(dǎo)致宏觀上材料的尺寸發(fā)生微小膨脹或縮小，這種現(xiàn)象稱為磁性材料的磁致伸縮現(xiàn)象.反之，若給磁性材料施加應(yīng)力或應(yīng)變，也會給材料的磁特性產(chǎn)生影響，使材料的易磁化方向發(fā)生變化。這種效應(yīng)被稱為壓磁效應(yīng)或壓致各向異性.磁滯合金具有比較明顯的壓磁效應(yīng)。下式表達(dá)了外加應(yīng)力對立方晶體的磁彈性能的影響Ea二3/2入sasin26式中Ed為立方晶體的磁彈性能；入s為飽和磁致伸縮系數(shù)；a為外加機(jī)械應(yīng)力；6為外加應(yīng)力的方向和立方晶體中的易磁化方向之間的夾角.由上式可見當(dāng)材料的飽和磁致伸縮系數(shù)為正值時，若施加拉應(yīng)力，易磁化軸與應(yīng)力方向一致時，就可以使磁彈性能Eo.最低。在高溫下磁疇的轉(zhuǎn)動阻力會大幅度降低，如果在熱處理過程中給零件施加沿周向的拉力載荷，根據(jù)壓磁效應(yīng)就可使磁疇的易磁化方向很容易的沿著零件周向排列。隨后快速冷卻至室溫，可使拉應(yīng)力能夠一直保持到磁疇的方向不易再轉(zhuǎn)動的溫度以下，使合金的易磁化軸方向沿周向排列并固化下來，導(dǎo)致合金磁性能不可逆改善，達(dá)到應(yīng)力熱處理提高磁性能的目的。選用熱膨脹系數(shù)比所處理零件熱膨脹系數(shù)高的材料制作芯軸，常溫下零件和芯軸之間有0.03-0.08隱的間隙,很容易將零件套入芯軸；由于芯軸的熱膨脹系數(shù)大于磁滯合金，在熱處理溫度下將使零件受到沿圓周方向均勻的拉應(yīng)力，磁滯合金的磁疇方向在此應(yīng)力的作用下沿圓周均勻排列，快速冷卻到室溫將磁疇方向固定在需要的方向上，從而大大提高零件的磁性能。實施情況根據(jù)以上原理，采用熱膨脹系數(shù)比2J4材料高近一倍的奧氏體不銹鋼(如1Crl8Ni9Ti)制作熱處理工裝，包括芯軸、套筒及緊固螺母.加應(yīng)力工裝的示意圖見圖3。其中芯軸直徑==零件內(nèi)徑-(0.03~0.08mm),套筒長度可根據(jù)零件的數(shù)量厚度來選擇，以保證螺母能夠通過套筒或直接加力于零件上即可。以下為試驗過程及性能參數(shù)。試驗條件材料2J04YB組，規(guī)格50.4,試環(huán)尺寸(D40x①32。工藝參數(shù)隨爐升溫至620土5t:保溫60min，充人氮氣快速冷卻。設(shè)備真空爐。常規(guī)熱處理性能結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>加應(yīng)力熱處理結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施方式:加應(yīng)力熱處理時，零件逐片套入工裝上，加上套筒后用螺母進(jìn)行固定，固定時以先手工擰緊，然后用扳手在旋轉(zhuǎn)半圈即可，連同工裝隨爐一同熱處理。工藝參數(shù)隨爐升溫至600-660°C，保溫30~90min，快速冷卻設(shè)備真空爐，電阻加熱爐，氣氛保護(hù)爐。權(quán)利要求1、磁滯合金應(yīng)力熱處理方法，其特征是按照如下步驟實現(xiàn)(1)將待處理零件套入一芯軸上，然后在軸向給零件施力緊固定位，必要時選擇長度合適的套筒進(jìn)行調(diào)整；(2)零件連同工裝同爐熱處理，隨爐升溫至600～660℃，保溫30～90min，快速冷卻室溫。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高磁滯合金壓磁效應(yīng)的熱處理方法，其特征是芯軸材料熱膨脹系數(shù)比所處理零件熱膨脹系數(shù)高，在熱處理過程中采用熱膨脹法對零件施加拉應(yīng)力。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高磁滯合金壓磁效應(yīng)的熱處理方法，其特征是芯軸外徑比零件內(nèi)徑小0.03~0.08隱。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高磁滯合金壓磁效應(yīng)的熱處理方法，其特征是熱處理i發(fā)備為真空爐或電阻加熱爐或氣份保護(hù)爐。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高磁滯合金壓磁效應(yīng)的熱處理方法，其特征是在軸向給零件施力緊固定位的裝置采用芯軸上的螺母軸向旋緊施力.6、磁滯合金應(yīng)力熱處理專用工裝，其特征是具有具有一芯軸(3)和可套于芯軸(3)上的調(diào)整套簡(2)，套筒的徑向?qū)挾却笥谒幚砹慵膹较驅(qū)挾?，在芯軸(3)上旋接有給被零件施加軸向緊固力的緊固螺母(1)。全文摘要磁滯合金應(yīng)力熱處理方法，其按照如下步驟實現(xiàn)(1)將待處理零件逐片套入一芯軸上并加上套筒包圍零件，然后在軸向給零件施力緊固定位；(2)零件連同工裝隨爐一同熱處理，隨爐升溫至600～660℃，保溫30～90min，快速冷卻室溫。本發(fā)明在磁滯合金熱處理回火過程中利用工裝的熱膨脹系數(shù)大于零件的膨脹系數(shù)的特性，通過工裝對磁滯合金零件施加周向拉應(yīng)力，形成對實際有利的磁各向異性，材料熱處理后磁性能得到大幅提高。經(jīng)該方法處理后的零件磁性能，在Hm＝5173A/m時，Bm可達(dá)到1.65～1.75T，Br可達(dá)到1.55～1.65T，Hc可達(dá)到4000～4300A/m。文檔編號C21D1/00GK101230412SQ20081001751公開日2008年7月30日申請日期2008年1月21日優(yōu)先權(quán)日2008年1月21日發(fā)明者李文卓,畢新儒,肖建鵬申請人:中國航天時代電子公司七一○七廠