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[拼音]:jingmi hejin

[英文]:precision alloys

具有特殊物理效能(如磁學、電學、熱學等效能),用來製造電子、電工器件和精密儀器、儀表的金屬材料。其中一些合金還兼具特定的化學和力學效能。精密合金一詞來源於俄文Прецизионные сплавы,中國始用於20世紀50年代。日本稱這類材料為電磁合金,美、英等國稱為磁性合金(magnetic alloys),並且所包括的材料品種也不盡相同。精密合金通常包括軟磁合金、硬磁(永磁)合金、半硬磁合金、高磁致伸縮合金、精密電阻合金、彈性合金、膨脹合金、熱雙金屬、熱電偶材料、觸點材料等。

磁性合金

磁滯回線(圖1)是磁性材料基本特性曲線。Hc為矯頑力,Hc值低於10Oe的合金為軟磁合金;作為軟磁合金,通常希望Hc值儘量小,即磁滯回線所包圍的面積愈窄小愈好。目前這類合金的Hc最低值約為0.002Oe。Hc值為10~300Oe的合金為半硬磁合金。Hc值高於300Oe的合金為硬磁合金。作為硬磁合金,通常希望Hc值儘量大,即磁滯回線所包圍的面積愈寬大愈好。目前這類合金的Hc最高值約10000Oe。

磁致伸縮合金

磁性材料在磁化時發生的尺寸變化稱為磁致伸縮,在飽和磁化下所產生的磁致伸縮稱為飽和磁致伸縮(λs)。λs≥30×10-6的合金一般稱為磁致伸縮合金或高磁致伸縮合金。圖2示出幾種 Fe-Co合金的磁致伸縮隨磁場變化的曲線。鈷含量高的合金λs都很高,都屬於磁致伸縮合金。

彈性合金

包括高彈性合金和恆彈性合金。恆彈性合金又稱艾林瓦(Elinvar)合金,它的彈性模量(E)在一定的溫度範圍內幾乎不隨溫度變化,即E的溫度係數很小(10-5~10-7℃-1)。圖3示出Fe-Ni合金和艾林瓦型36Ni-12Cr-Fe合金的E隨溫度變化的典型曲線。圖中的曲線2表明在一定的溫度範圍內E幾乎保持恆定。

膨脹合金

包括定膨脹合金(膨脹合金)和低膨脹合金兩種。低膨脹合金又稱因瓦(Invar)合金,這類合金熱膨脹係數極低(10-6~10-7℃-1),在一定的溫度範圍內尺寸幾乎不隨溫度變化。圖4示出因瓦型合金的膨脹曲線在一定溫度範圍內有一平臺。

精密電阻合金

電阻率溫度係數很小(約 10-6℃-1)的合金,在一定溫度範圍內電阻率基本上不隨溫度變化。圖5為幾種精密電阻合金的電阻率隨溫度變化的曲線。曲線比較平坦的區域電阻率變化很小。

熱雙金屬

由熱膨脹係數不同的兩層或多層合金牢固結合在一起的複合材料。其中一層是低熱膨脹合金,另一層是熱膨脹係數較高的合金。如圖6所示,熱雙金屬隨溫度的變化出現熱偏轉。選擇不同的組元層可以得到不同的熱偏轉,由此可以產生一定的力,用以控制開關。

精密合金廣泛用於精密儀器、儀表以及電子、電工器件,如電聲器件、電子計算機、微波器件、電學測量器件、變壓器和電機等。

工藝要求

精密合金的許多物理特性都對材料的微觀結構敏感,其特性同成分、非金屬夾雜物、晶體結構、磁結構、原子有序度以及晶體缺陷和應力等有密切關係。因此,必須嚴格控制精密合金的製造工藝。產品一般都要求具有精確的外形尺寸和光潔的表面。主要工藝有:熔鍊和塑性加工法、鑄造法和粉末冶金法。精密合金的熔鍊大都採用真空熔鍊(見真空冶金)工藝。有些合金要求具有一定的晶體擇優取向(晶體織構)和磁取向(磁織構)。所以有的合金在鑄造時採用定向結晶工藝以形成一定的晶體取向,有的則需通過幾個工序(如熱處理和塑性加工等工序)的組合,以形成所需要的晶體取向;有些合金則須在一定的工序中施加一磁場,例如在一定的磁場下進行壓制成型,或進行磁場熱處理,以形成磁取向;有些合金須在一定的介質中進行熱處理,例如氫氣熱處理等。