本创新方法涉及易轴织构磁性材料的制备,涵盖真空吸铸技术、惰性气体保护、合金熔化及真空吸铸过程中静磁场的应用。该方法通过精确控制金属铸型的纵向设置,实现磁性材料的高性能织构。
背景技术
现有技术中,大多数磁性材料的基体组织沿易磁化轴方向具有最好的磁性能,制备磁性材料易磁化轴取向一直是材料科学研究目标之一。但是,在实际的磁性材料制备过程中,还没有一种具有普遍意义的方法实现这一目标。
近年来,有研究报道在磁场中凝固来实现基体组织的易磁化轴取向,然而仍缺乏实质进展。其中容易被忽略的是,凝固过程是一个持续脉冲相变的过程,这些连续的脉冲性相变伴随着脉冲性结晶潜热的释放,这种状态使凝固过程中的液固界面的晶粒处于相互作用的波动状态,致使静磁场不能有效地诱导晶粒取向。但是,以往的研究过于强调磁场的调整,而忽视对结晶潜热导出的控制,如果能够及时地将结晶潜热导出,保证晶粒生长所需的过冷度,能够实现液固界面的晶粒在没有相互作用的状态独立地完成相变,从而为磁场诱导晶粒自由调整取向提供现实的凝固环境。
专利文献CN113355734A公开一种磁场诱导等温凝固过程中易轴织构的制备方法,包括:将晶态材料放置充满氩气的真空炉中,然后将该晶态材料升温至固相线,再由固相线加热到基体相形成的相变温度,保温后施加静磁场,冷却至固相线,然后切断热源和静磁场,随炉冷却,针对较大尺寸晶态材料在磁场作用下的一般凝固过程中,晶体的易轴织构的形成对温度非常敏感,当晶态材料从高于基体相形成的相变温度以上凝固时,磁场对晶体的取向效果几乎消失,这时晶体的取向效果与没有静磁场作用相仿,当晶态材料被控制在不高于基体相形成的相变温度的等温区间,磁场对生长的晶体取向效果最佳。该专利文献强调材料的温度不高于基体相的相变温度以避免结晶热扰动,温度控制的难度很大,缓慢凝固,只适合大尺寸材料,但效率低。专利文献CN118765424A公开一种纳米官能化磁性材料原料,其包含:从50wt%至99.5wt%的具有从1微米至500微米的平均微米颗粒有效直径的磁性微米颗粒;从0.4wt%至40wt%的一种或多种稀土元素;以及从0.1wt%至10wt%的含金属的孕育剂纳米颗粒,其中至少1wt%的孕育剂纳米颗粒以化学和/或物理方式布置在磁性微米颗粒的表面上,使用高通量基于激光的增材制造处理纳米官能化磁性材料原料以优化NdFeB或其他磁体的架构,从而产生特定位点抗退磁微观结构。提出一种快速的、基于单步激光的方法,以定制永磁体在角部和边缘处的易轴对准、晶粒尺寸和微观结构以抵抗退磁。其中,施加磁场以在凝固期间使晶粒的易轴取向,小体积的微秒长的熔化和凝固连续发生,将激光束聚焦在不同边缘和角部上,同时改变所施加的磁场,以定制易轴取向。该专利文献没有注意材料凝固过程中生长的结晶潜热波动性对取向的影响。
实现思路