[发明专利]一种磁场驱动扭转镍钴锰锡合金丝及制备方法

摘要

本发明公开的是一种磁场驱动扭转镍钴锰锡合金微丝。制备微丝使用的合金成分为：Ni_aCo_bMn_cSn_d，其中a+b+c+d＝100，a的原子百分比范围为40‑50，b的原子百分比范围为0‑10，c的原子百分比范围为35‑40，d的原子百分比范围为10‑15。本发明利用泰勒法制备出不同成分、直径50‑400μm的磁场驱动扭转合金微丝，在轴向磁场和周向磁场的作用下，合金微丝发生扭转；该磁场驱动扭转合金微丝具有磁场驱动扭转角大、响应速度快的特点，对智能材料及微型化器件的发展及应用具有重要意义。

主权项

1.一种磁场驱动扭转镍钴锰锡合金微丝，其特征在于：在磁场作用下，该合金微丝能发生扭转；合金微丝组成成分为Ni46.5Co3.5Mn39.5Sn10.5，且所用单质原材料Ni、Co、Mn和Sn纯度应大于99.99wt.％；合金微丝直径为50-400μm，长度为5-200cm；该合金微丝的制备方法如下所示：制备该微丝的玻璃包覆拉丝设备主要由真空系统、电机升降系统、合金导入系统、感应加热系统、微丝收集装置、红外测温装置(10)和循环水冷却装置(12)组成；其中真空系统由机械泵和真空计组成；电机升降系统由伺服电机(3)和升降杆(5)组成；合金导入系统由直线导入器(1)、四通装置(2)、导入杆(4)、波纹管(6)和玻璃管(7)组成；感应加热系统由高频感应加热电源和感应线圈(9)组成；合金微丝(11)收集装置由导轮(13)和绕线轮(14)组成；该磁场驱动扭转合金微丝的制备过程包括以下步骤：步骤一、母合金的制备按照上述合金的原子百分比，将所需要的Ni，Co，Mn，Sn逐一进行称取，质量精确到千分位，然后利用高真空电弧炉进行熔炼，为了保证合金成分的均匀性，合金应反复熔炼4次以上，且应保证中间两次熔炼过程中配合电磁搅拌；熔炼完成后，为了尽量减小Mn元素的挥发对合金成分造成的影响，称取母合金锭质量，质量偏差1％以内的合金纽扣锭才用来进行下一步制备；步骤二、制丝样品的制备将步骤一制得的母合金纽扣铸锭重新熔化，利用高真空电弧炉中自带的吸铸装置，将母合金吸铸成直径为5mm的圆棒；将吸铸的金属棒真空封装在耐高温石英管中，真空度为10‐5Pa，经950℃退火6‐9h后，随炉冷却；最后将获得的圆棒用低速金刚石圆锯切割成高度为5‐6mm的圆柱；步骤三、制备金属丝将步骤二中制备的5‐6mm高的圆柱形合金棒打磨、清洗、干燥后，装入直径为10mm，长15cm的Pyrex玻璃管中；将玻璃管与波纹管连接，开启冷却系统循环水，启动真空系统抽真空后充氩气至0.1Pa，并利用真空系统洗气2‐5次，以减小合金氧化程度；启动高频感应加热装置和红外测温装置，待合金棒(8)充分熔化开始沸腾，玻璃管底部熔融软化时，用带尖端的玻璃棒从玻璃管底部快速引出合金微丝(11)，通过水冷或空冷的方式冷却，即获得直径为50‐400μm、长度为5‐200cm的镍钴锰锡合金微丝。