專(zhuān)利名稱(chēng)：陀螺儀永磁力矩器用磁溫度補(bǔ)償合金及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于永磁力矩器磁溫度補(bǔ)償合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種陀螺儀永磁力矩器用磁溫度補(bǔ)償合金及制備方法。
背景技術(shù)：
永磁力矩器是動(dòng)調(diào)陀螺儀的關(guān)鍵部件，其作用是產(chǎn)生力矩，使陀螺儀具有足夠的進(jìn)動(dòng)速度。陀螺轉(zhuǎn)子所受力矩的大小與工作間隙磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，力矩要盡可能大而且穩(wěn)定不變，以便用較小的輸入電流就可以產(chǎn)生足夠大的力矩，而且保證力矩與電流成嚴(yán)格的線性關(guān)系。如何在有限的空間建立盡可能強(qiáng)而且穩(wěn)定的氣隙磁場(chǎng)是達(dá)到這一要求的關(guān)鍵，這取決于選取合適的永磁材料、合理的設(shè)計(jì)和必要的穩(wěn)磁處理。永磁力矩器中所用的永磁材料都存在隨溫度升高而降低的特點(diǎn)，高精度的陀螺儀通常都采用溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)來(lái)提高力矩器間隙磁場(chǎng)的溫度穩(wěn)定性。
磁溫度補(bǔ)償合金是溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，目前陀螺儀使用的磁溫度補(bǔ)償合金為1J33合金。該合金還存在以下不足補(bǔ)償能力較差，ΔB/ΔT最大值＝0.005T/℃，使得要達(dá)到一定的溫度穩(wěn)定效果需要使用較多的補(bǔ)償材料，從而增加了元件的體積；使用溫度范圍窄，通常為-20℃-+80℃，而陀螺儀要求的使用溫度范圍為-35℃-+120℃；線性度較差，ΔB/ΔT＝0.002-0.005T/℃，這直接影響力矩與電流之間的線性關(guān)系；合金成分對(duì)鎳含量敏感，鎳波動(dòng)0.2％，居里溫度將波動(dòng)10℃，造成產(chǎn)品一致性差。近期有專(zhuān)利報(bào)道“高磁感寬溫區(qū)線性磁溫度補(bǔ)償合金及生產(chǎn)工藝”(申請(qǐng)?zhí)?00410040089.0)，該合金的性能特點(diǎn)是(1)使用溫度范圍-40℃-+80℃；(2)具有高磁感應(yīng)強(qiáng)度，在20℃時(shí)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8±0.05T；(3)定點(diǎn)溫度下磁感應(yīng)強(qiáng)度值變化小，均為±0.05T；(4)線性度好，為ΔB/ΔT＝0.003-0.005T/℃。該合金的使用溫度范圍和線性度比1J33合金都有所提高，但是該合金具有高磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)造成補(bǔ)償合金分流的磁通量較大，使工作間隙所剩的磁通量明顯降低?？傊?，通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研和專(zhuān)利查閱表明，目前的磁溫度補(bǔ)償合金還不能完全滿(mǎn)足高精度大動(dòng)態(tài)陀螺儀的應(yīng)用要求。開(kāi)發(fā)高性能的陀螺儀力矩器用磁溫度補(bǔ)償合金具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種陀螺儀永磁力矩器用磁溫度補(bǔ)償合金及制備方法，用于補(bǔ)償由于環(huán)境溫度變化導(dǎo)致力矩器永磁環(huán)磁性能的改變，使其滿(mǎn)足高精度陀螺儀永磁力矩器的應(yīng)用要求。
可以通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)本發(fā)明合金的成分配比(均為質(zhì)量比)Ni34-40％，Mo5-12％，C0.01-0.03％，Si0.1-0.4％，Mn0.1-0.4％，余量Fe。
本發(fā)明合金的制備工藝為1、采用真空中頻感應(yīng)爐熔煉，真空度1×10-3Pa-1×10-2Pa，熔煉后澆鑄成棒材。
2、鍛造。鍛造的主要任務(wù)是解決鍛件的成形及其內(nèi)部組織性能的控制，以獲得所需幾何形狀、尺寸和質(zhì)量的鍛件。在所研究溫度補(bǔ)償合金的制備過(guò)程中，熱加工的溫度不宜過(guò)高，時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。本發(fā)明采用的熱鍛溫度為1050℃-1200℃，保溫時(shí)間10-15分鐘，總變形量為30％-70％。
3、將鍛件作真空熱處理，真空度1×10-3Pa-1×10-2Pa，熱處理溫度為1100℃-1250℃，保溫時(shí)間為1-8小時(shí)，隨爐冷卻至200℃。
4、機(jī)加工成陀螺儀永磁力矩器所需圓環(huán)片。
5、將圓環(huán)片在氫氣氣氛下，600-800℃下，退火處理1-4小時(shí)，隨爐冷卻至200℃出爐后使用。
經(jīng)測(cè)試，本合金的性能有較大的提高補(bǔ)償能力更強(qiáng)，ΔB/ΔT最大值＝0.006T/℃；使用溫度范圍擴(kuò)大到-35℃-+130℃；磁感應(yīng)強(qiáng)度隨溫度的變化呈現(xiàn)性變化，ΔB/ΔT＝0.004-0.006T/℃；磁感應(yīng)強(qiáng)度低，25℃為0.6T；合金性能對(duì)鎳含量敏感性降低，產(chǎn)品一致性較好。目前，沒(méi)有一種與本發(fā)明特征相同的磁溫度補(bǔ)償合金。這些性能完全滿(mǎn)足陀螺儀的應(yīng)用要求。
將本合金用于陀螺儀力矩器中，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于補(bǔ)償合金的補(bǔ)償能力強(qiáng)并且磁感應(yīng)強(qiáng)度低，不僅可以用較少的補(bǔ)償合金達(dá)到要求的溫度穩(wěn)定性，而且還能使工作間隙保持較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度，達(dá)到有效地提高精度、加矩速率和減少力矩器的體積和重量的效果；2、補(bǔ)償合金良好的線性度使陀螺儀具有更高的精度；3、補(bǔ)償合金良好的一致性，有利于提高陀螺儀元件的一致性。
另外本合金還可應(yīng)用于電度表、速度計(jì)、角速度計(jì)、汽車(chē)電壓調(diào)節(jié)器等儀器儀表中。


圖1為本發(fā)明磁溫度補(bǔ)償合金的B-T曲線圖。其中，橫坐標(biāo)為溫度T，縱坐標(biāo)為磁感應(yīng)強(qiáng)度B，H＝7960A/m。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1合金成分為Ni35％，Mo6.8％，C0.02％，Si0.2％，Mn0.4％，余量Fe。采用真空中頻感應(yīng)爐熔煉，真空度5×10-3Pa，澆鑄成棒材，在1100℃保溫15分鐘鍛造，變形量為45％，經(jīng)1100℃真空熱處理4小時(shí)，真空度1×10-3Pa，機(jī)加工，最后在氫氣氣氛下，在600℃保溫2小時(shí)后使用。
實(shí)施例2合金成分為Ni37％，Mo7.5％，C0.02％，Si0.2％，Mn0.4％，余量Fe。采用真空中頻感應(yīng)爐熔煉，真空度5×10-3Pa，澆鑄成棒材，在1150℃保溫15分鐘鍛造，變形量為50％，經(jīng)1150℃真空熱處理6小時(shí)，真空度1×10-3Pa，機(jī)加工，最后在氫氣氣氛下，在700℃保溫2小時(shí)后使用。
實(shí)施例3合金成分為Ni39％，Mo8.5％，C0.02％，Si0.2％，Mn0.4％，余量Fe。采用真空中頻感應(yīng)爐熔煉，真空度5×10-3Pa，澆鑄成棒材，在1200℃保溫15分鐘鍛造，變形量為65％，經(jīng)1200℃真空熱處理8小時(shí)，真空度1×10-3Pa，機(jī)加工，最后在氫氣氣氛下，在800℃保溫2小時(shí)后使用。
權(quán)利要求
1.一種陀螺儀永磁力矩器用磁溫度補(bǔ)償合金，其特征在于合金成分質(zhì)量百分含量為Ni34-40％，Mo5-12％，C0.01-0.03％，Si0.1-0.4％，Mn0.1-0.4％，余量Fe。
2.一種制備權(quán)利要求1所述合金的方法，其特征在于具體工藝為a、采用真空中頻感應(yīng)爐熔煉，真空度1×10-3Pa-1×10-2Pa，熔煉后澆鑄成棒材；b、鍛造熱鍛溫度為1050℃-1200℃，保溫時(shí)間10-15分鐘，總變形量為30％-70％；c、將鍛件作真空熱處理，真空度1×10-3Pa-1×10-2Pa，熱處理溫度為1100℃-1250℃，保溫時(shí)間為1-8小時(shí)，隨爐冷卻至200℃；d、機(jī)加工成陀螺儀永磁力矩器所需圓環(huán)片；e、將圓環(huán)片在氫氣氣氛下，600-800℃下，退火處理1-4小時(shí)，隨爐冷卻至200℃出爐后使用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種陀螺儀永磁力矩器用磁溫度補(bǔ)償合金及制備方法，屬于永磁力矩器磁溫度補(bǔ)償合金技術(shù)領(lǐng)域。合金成分質(zhì)量百分含量為Ni34－40％，Mo5－12％，C0.01－0.03％，Si0.1－0.4％，Mn0.1－0.4％，余量Fe。采用真空感應(yīng)爐熔煉，澆鑄成棒材，在1050℃－1200℃保溫10－15分鐘鍛造，總變形量為30％－70％，經(jīng)1100℃－1250℃真空熱處理1－8小時(shí)，隨爐冷卻至200℃出爐，然后機(jī)加工成所需尺寸，最后在氫氣氣氛下，在600－800℃保溫1－4小時(shí)，隨爐冷卻至200℃出爐后使用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本合金的補(bǔ)償能力更強(qiáng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨溫度的變化呈現(xiàn)性變化，磁感應(yīng)強(qiáng)度低，合金性能對(duì)鎳含量敏感性降低，產(chǎn)品一致性較好。
文檔編號(hào)C21D1/26GK1752258SQ20051008681
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者曲選輝, 李平, 敖暉 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)