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磁性材料突破性加工方法：利用等通道角擠壓技術(shù)加工軟磁金屬

發(fā)布日期：2018-6-25 來源:材料科技在線

德克薩斯農(nóng)工大學(xué)(Texas A&M University)的易卜拉欣•卡拉曼博士(Dr. Ibrahim Karaman)和桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)的唐•蘇珊(Don Susan)和安德魯•庫(kù)斯塔斯(Andrew Kustas)博士共同進(jìn)行了一項(xiàng)研究，該研究涉及一種獨(dú)特的大塑性變形(SPD)過程，即等通道角擠壓(ECAE)。這種方法能夠改進(jìn)磁性合金的力學(xué)性能，而不會(huì)改變材料的微觀結(jié)構(gòu)。

生產(chǎn)高性能磁性合金和其他金屬間化合物在航天和太空探索中非常有用，因?yàn)椴牧媳仨毮艹惺馨O端溫度，沖擊和振動(dòng)在內(nèi)的惡劣環(huán)境。

ECAE方法是強(qiáng)制金屬或聚合物棒通過90度角的模具通道。該過程誘導(dǎo)SPD過程發(fā)生，而樣品的橫截面沒有任何變化。

*初，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和德州農(nóng)工大學(xué)的研究人員共同研究了一個(gè)涉及形狀記憶合金的不同課題。他們很快意識(shí)到結(jié)合各自設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，并將其應(yīng)用到一項(xiàng)全新的研究當(dāng)中，并隨后將這些經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于磁性合金的研究。

桑迪亞認(rèn)為需要批量生產(chǎn)磁性合金，以證明其優(yōu)越的機(jī)械性能。由于ECAE允許材料的微觀結(jié)構(gòu)在不影響其橫截面面積的情況下進(jìn)行劇烈的改變，因此可以在同時(shí)提高力學(xué)性能的同時(shí)生產(chǎn)尺寸大于1英寸的大樣本。

德克薩斯A＆M公司材料科學(xué)與工程系系主任Ibrahim Karaman博士說：“我*初對(duì)提高特定材料的強(qiáng)度而同時(shí)保持其磁性不受影響的可能性持懷疑態(tài)度�！� “但是，通過與Sandia的科學(xué)家合作，我們實(shí)現(xiàn)了夢(mèng)寐以求的目標(biāo)，并申請(qǐng)了ECAE軟磁合金加工的專利�！�

德克薩斯A＆M的研究人員進(jìn)行了ECAE加工和一些微觀結(jié)構(gòu)表征和機(jī)械測(cè)試。桑迪亞對(duì)這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了進(jìn)一步的微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械表征以及磁性能測(cè)試。

Karaman說:“在過去的20年里，ECAE過程一直是德州A&M材料加工研究的一個(gè)重要組成部分，我們將這一技術(shù)應(yīng)用于許多非常規(guī)材料，并取得了成功。”

“ECAE傳統(tǒng)上被應(yīng)用于鋁、銅或鋼等普通材料，這些材料具有可塑性，易于操作，易于成型的特性�！� Sandia公司技術(shù)人員的主要成員唐•蘇珊博士(Don Susan)說：“我們現(xiàn)在進(jìn)行的這項(xiàng)工作是突破性的，因?yàn)橄啾扔谄胀ú牧�，在脆性金屬間合金上進(jìn)行的ECAE過程更難實(shí)現(xiàn)。”

“桑迪亞的科學(xué)家們想把ECAE用于低強(qiáng)度和極脆的磁性合金，如Fe-Co-V，”卡拉曼說。

因此，他們的工作能夠證明ECAE可以在極端加工條件下生產(chǎn)出能夠承受苛刻機(jī)械環(huán)境的高性能合金。

“我們認(rèn)為有機(jī)會(huì)將ECAE應(yīng)用于其他金屬間化合物合金，如Fe-Si或Ni-Ti，以改善其微觀結(jié)構(gòu)并提高性能，”Susan說。 “這些實(shí)驗(yàn)為這一領(lǐng)域的進(jìn)一步研究打開了大門。”

卡拉曼說:“現(xiàn)在，桑迪亞公司正在與德克薩斯農(nóng)工公司的一個(gè)附屬公司進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)，以檢驗(yàn)這些磁性合金工業(yè)生產(chǎn)時(shí)的磁性和機(jī)械性能。我們很高興看到我們合作的成果�！�

這些研究成果在劍橋大學(xué)出版社《材料研究雜志》上以電子版形式發(fā)表。

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