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CN111097907B - 一种铁基材料的取向方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铁基材料的取向方法，通过改变激光打印的扫描参数调节铁基方圈样品内部取向位向(即晶粒堆积结构)，从而对样品性能产生影响，得到不同取向的铁基材料，并通过直流软磁测试，xrd测试等筛选出具有高特性的取向位向参数组，并进行推广。

Description

一种铁基材料的取向方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，尤其是涉及一种铁基材料的取向方法。
背景技术
目前针对铁基材料的改性方法主要是对铁基材料的成分、配方进行改变，或者对铁基材料的制备工艺，如热处理工艺，加工工艺等进行改进，进而以改变铁基材料的性能。
铁基材料可以通过3D打印来得到不同样式的样品，如可以打印成方圈样品或构造孪晶。在3D打印过程中，金属熔融激光雕刻3D打印仪器可以设置扫描参数(包括初始旋转角度和旋转增量)，目前并没有关于如何调整设置激光参数来实现铁基材料取向性能改变的研究。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种铁基材料的取向方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种铁基材料的取向方法，通过调节3D打印扫描参数进而调节内部晶粒堆积结构，从而改变其取向位向，对样品性能产生影响。
进一步地，对于扫描参数的调节包括调节其初始旋转角度和旋转增量。
进一步地，其参数的调节通过软件内部的样品设计进行。
进一步地，调节3D打印扫描参数的方法为：在初始旋转角度0-90°范围内，调节初始旋转角度增大，使得激光单次扫描路径变短，从而调节其取向位向。
进一步地，调节初始旋转角度从0°作为初始旋转角度，每次递增5°，至90°，通过对打印样品进行XRD测试，以测试其是否存在取向位向的差异；同时，进而直流软磁测试，对比各参数下打印样品的Bs、μm不同，并筛选出具有高Bs,μm的参数组，从而证明初始旋转角度对其取向位向产生影响并影响样品性能，同时获得优良性能参数组。
进一步地，调节3D打印扫描参数的方法为：在旋转增量0-90°范围内，调节旋转增量越大，激光扫描方向改变越频繁，取向位向改变更复杂。
进一步地，调节旋转增量0°作为起始旋转增量，每次递增5°，直至90°，通过对打印样品进行XRD测试，以测试其是否存在取向位向的差异；同时，进而直流软磁测试，筛选出具有高Bs,μm的参数组，从而证明旋转增量对其取向位向产生影响并影响样品性能，同时获得优良性能参数组。
进一步地，初始旋转角度在75-90°之间，且旋转增量小于5°的情况下，通过XRD测试观察到铁基材料的取向位向已具有明显改变。
进一步地，初始旋转角度分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，旋转增量小于5°的情况下，通过直流软磁测试发现90°时的Bs趋近于2.2T，而15°时的Bs约为1.7T，可见打印参数的不同产生了不同的取向位向，进行产生了差异较大的磁性能。
进一步地，所述铁基材料是通过3D技术打印形成的方圈形状样品或构造孪晶。
与现有技术相比，本发明与改变其他各向同性的软磁合金取向位向不同，本发明通过激光熔融处理，获得复杂晶粒堆积结构以改变其取向位向，并以此提高磁性能或获得特异性磁性能。较高磁性能指Bs>2.0T，或μm>8000，特异性磁性能指Br，Pu与正常铁磁性产品有所不同，如Br>1.0T或Pu约等于0(实验中还得到Pu>105J/m3)，或与同批次打印样品在上述三个性能上有较大差异。
本发明可以通过改变这些参数来调整方圈样品的取向位向特性，从而打印出具有特异性磁特性的产品。
附图说明
图1为旋转增量为0°，激光扫描速度为500mm/s，激光功率为75W时，初始旋转角度分别为0,45和90度时进行打印的样品的XRD测试结果图谱，图谱中标注了α-Fe的三个主要晶面；
图2为XRD测试结果各个峰的峰面积与标准α-Fe的峰面积，其中以(110)晶面为基准以百分比进行表示；
图3为扫描方向与旋转增量示意图；
图4为构造孪晶结构示意图。
具体实施方式
一种铁基材料的取向方法，通过调节3D打印扫描参数进而调节内部晶粒堆积结构，从而改变其取向位向，对样品性能产生影响。
对于扫描参数的调节包括调节其初始旋转角度和旋转增量。
其参数的调节通过软件内部的样品设计进行。参考图3，图3中箭头表示激光扫描方向，图示中30°为初始旋转角度，切片文件的第一层，旋转增量为每层角度的增加量(从30°开始)。图4为构造孪晶的结构，图4中箭头为激光扫描路径。
调节3D打印扫描参数的方法为：在初始旋转角度0-90°范围内，调节初始旋转角度增大，使得激光单次扫描路径变短，从而调节其取向位向。调节初始旋转角度从0°作为初始旋转角度，每次递增5°，至90°，通过对打印样品进行XRD测试，以测试其是否存在取向位向的差异；同时，进而直流软磁测试，对比各参数下打印样品的Bs、μm不同，并筛选出具有高Bs,μm的参数组，从而证明初始旋转角度对其取向位向产生影响并影响样品性能，同时获得优良性能参数组。
调节3D打印扫描参数的方法为：在旋转增量0-90°范围内，调节旋转增量越大，激光扫描方向改变越频繁，取向位向改变更复杂。调节旋转增量0°作为起始旋转增量，每次递增5°，直至90°，通过对打印样品进行XRD测试，以测试其是否存在取向位向的差异；同时，进而直流软磁测试，筛选出具有高Bs,μm的参数组，从而证明旋转增量对其取向位向产生影响并影响样品性能，同时获得优良性能参数组。
初始旋转角度在75-90°之间，且旋转增量小于5°的情况下，通过XRD测试观察到铁基材料的取向位向已具有明显改变。
初始旋转角度分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，旋转增量小于5°的情况下，通过直流软磁测试发现90°时的Bs趋近于2.2T，而15°时的Bs约为1.7T，可见打印参数的不同产生了不同的取向位向，进行产生了差异较大的磁性能。
所述铁基材料是通过3D技术打印形成的方圈形状样品或构造孪晶。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
实验中分别设定了正常的方圈样品和构造孪晶，激光功率为75W，激光速度为500mm/s，旋转初始角度由0°增加到90°，旋转增量为0°。
图1为旋转增量为0°，激光扫描速度为500mm/s，激光功率为75W时，初始旋转角度分别为0,45和90度时进行打印的样品的XRD测试结果图谱，图谱中标注了α-Fe的三个主要晶面，图2为对图1的分析，
发现在旋转初始角度为45°时的直流软磁测试结果最佳，正常方圈μi(0.19739，对比其他均在0.1左右浮动)存在显著特异性，而构造孪晶则表现出了高Bs(2.1312T)。图1、图2可以证明不同的旋转初始角度使样品产生了不同的取向位向。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种铁基材料的取向方法，其特征在于，通过调节3D打印扫描参数进而调节内部晶粒堆积结构，从而改变其取向位向，对样品性能产生影响；
对于扫描参数的调节包括调节其初始旋转角度和旋转增量；
调节初始旋转角度的方法为：调节初始旋转角度从0°作为初始旋转角度，每次递增5°，至90°，通过对打印样品进行XRD测试，以测试其是否存在取向位向的差异；同时，进而直流软磁测试，对比各参数下打印样品的Bs、μm不同，并筛选出具有高Bs,μm的参数组，从而证明初始旋转角度对其取向位向产生影响并影响样品性能，同时获得优良性能参数组；
调节旋转增量的方法为：调节旋转增量0°作为起始旋转增量，每次递增5°，直至90°，通过对打印样品进行XRD测试，以测试其是否存在取向位向的差异；同时，进而直流软磁测试，筛选出具有高Bs,μm的参数组，从而证明旋转增量对其取向位向产生影响并影响样品性能，同时获得优良性能参数组；
初始旋转角度分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°，旋转增量小于5°的情况下，通过直流软磁测试发现90°时Bs趋近于2.2T，而15°时的Bs为1.7T；
所述铁基材料是通过3D技术打印形成的方圈形状样品或构造孪晶。
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