专利名称:铁-锰-铝-铬系反铁磁精密电阻合金的制作方法 本发明属于一种新型的精密电阻合金，是用于制作电工与电子仪器、仪表中地精密电阻元件的理想材料。 目前常用于制作精密电阻元件的电阻合金有两大类;一类是锰铜合金，它的电阻率较低(ρ≈40μΩ·cm)，使用温度范围较窄(约283-313K)，另一类是镍铬基合金(含有少量铁、铝或锰)如Karma合金(75%Ni、20%Cr、2.5%Al、2.5%Fe)等，其阻值较高(ρ＞100μΩ·cm)，使用温度范围较宽(208-393K)。但这种NiCrFeAl合金需经复杂的热处理，其电阻温度系数对热处理工艺颇为敏感，难以掌握、且原材料的价格较贵。 我国电机工程手册第13篇第2章电阻合金中曾刊载一种温度补偿用电阻合金，成分中含有Mn32-37%、Al5-7%、其余是Fe。在工作温度(223-333K)内，它具有很大的负值电阻温度系数(-200～-300×10-6/℃)，其阻值随温度的上升而剧烈下降，故可用于电表中作线路温度补偿。 人们研究Fe-Mn反铁磁Invar合金多年，至今未能应用，这有两个方面的原因，一是反铁磁转变及伴随的物性反常特性不符合功能合金的要求，二是组织结构稳定性、化学安定性与加工工艺性均很差。 本发明的目的是为了利用发明人研究Al、Cr与Si对γ-Fe-Mn合金的顺磁一反铁磁性转变及伴随的电阻反常变化的影响的结果，从而配制一种以反铁磁转变为基础的阻值较高、电阻温度系数较小，而热处理工艺简单的精密电阻合金。以合金成分的设计(适当的Mn、Al、Cr比例)控制合金的Neel转变点TN于电阻合金工作温度的上限，并在TN以下使反铁磁有序散射电阻的增加量抵消声子散射电阻的减小量，便可获得在工作温度范围内具有较小电阻温度系数的Fe-Mn-Al-Cr精密电阻合金，其原理如图1所示。在图1中，曲线1表示Fe-Mn-Al-Cr精密电阻合金的实测总电阻ραm(T)，而ραm(T)＝ρr+ρp(T)+ρm(T) 式中ρr为剩余电阻、ρp(T)为声子散射电阻、ρm(T)为反铁磁有序电阻与磁无序电阻的代数和。曲线2表示假设无反铁磁转变的正常电阻率ρn与温度的关系，ρn＝ρr+ρp(T)，曲线3表示反铁磁有序散射电阻曲线2与曲线3相加可得曲线这说明在TN点以下反铁磁有序散射引起的电阻升高，如果可以抵消声子散射电阻的下降(｜Δρm｜≈｜Δρp｜)，则在此一段温度范围内(ΔT＝t1-t2)合金的电阻率随温度的变化很小，即具有较低的温度系数。 本发明精密电阻合金中各元素的作用Fe-Mn为反铁磁性基体、Mn是本合金中唯一升高TN点的元素。Mn含量应达到使TN点略高于电阻工作温度的上限的程度。Al的作用为(1)产生较大的Δρm，以抵消Δρp，降低电阻温度系数;(2)显著增加ρr，提高合金的阻值;(3)稳定合金的奥氏体组织;(4)改善热、冷加工性能;(5)增加化学安定性。Cr的作用为(1)显著增加化学安定性;(2)略增加Δρm并可调节合金的电气性能;(3)改善热、冷加工性能。 本发明的内容和实施方法，包括精密电阻合金的成分和生产工艺，现分述如下 1、本发明所述铁-锰-铝-铬系反铁磁精密电阻合金含有Mn24-34%、Al1.5-3.5%、Cr0-9% C0.1-0.4%、Si≤0.6%、S≤0.04%、P≤0.04%其余成分是Fe，因Si对γ-Fe-Mn合金反铁磁转变及电阻反常的影响与Al类似，故也可用Si取代部分Al。 本精密电阻合金优先选择的合金成分有三种化学组分
(1)成分中含Mn30～33%、Al2-2.9%、Cr3-8%、C0.1～0.3%。
(2)成分中含Mn31～32%、Al2.5～3.1%、C0.1～0.25%。
(3)成分中含Mn24～27%、Al2～3%、Cr0～3%、C0.1～0.3%。
(上述的百分数均为重量百分数)
本发明精密电阻合金的主要性能列于下述两表中


2、本发明精密电阻合金的生产方法是在熔炼前需要将原材料进行清洁、干燥和除气，所用的电解工业纯铝锭应重熔或高温热锻后使用，如用电解锰则必须予先熔化脱气。本精密电阻合金需采用真空感应炉冶炼，当金属Mn开始熔化时，立即通入Ar气(保持接近一个大气压力)以抑制锰的挥发、熔池的氧化及铸锭时的二次氧化。本发明精密电阻合金的合金锭的锻造温度范围为1120℃～800℃。当利用本精密电阻合金制作电阻元件时，对于制作电阻元件的各种型材只需于950℃～1050℃的温度范围内一次固溶后空冷处理。对于φ1mm的丝材只需要保温5～10分钟。
本发明所述铁-锰-铝-铬系精密电阻合金与现有技术相比较，主要的特点是
(1)降低电阻温度系数的原理不同。本发明系由本身自发的顺磁一反铁磁性转变来获得较小的电阻温度系数，而一般镍基电阻合金如Karma合金则是由热处理成K状态(原子偏聚或短程有序)来减小温度系数。
(2)本发明精密电阻合金热处理工艺简单。成材后只需一次固溶处理，电阻温度系数对热处理条件的波动不敏感，而一般Karma合金的热处理工艺较复杂，且其电阻温度系数对热处理工艺的波动较敏感、颇难掌握。
(3)所采用的原材料价格低廉。本发明精密电阻合金为铁基材料，所含Mn、Al、Cr之和仅约占40%，并且金属Mn与工业纯铝的价格远比金属镍与金属铬低廉。
根据前述本发明的内容和实施方法，现举实施例如下
在本发明的优选成分内，设计一种精密电阻合金其化学成分为
根据此配方，以低碳钢、电炉金属锰、工业纯铝、工业金属铬为原料，并作清洁，干燥与去气处理。然后在真空感应炉中进行冶炼，当锰将化清时，立即通入接近一个大气压力的氩气保护;然后再加入Al块，待铝块熔化均匀后即可浇铸成10kg重的园锭。当园锭在1150℃均匀化后于1120℃-800℃间锻成20×20mm的方棒，然后轧成φ8盘条。盘条经过多次冷拔(包括中间退火)加工成φ1mm以下的电阻丝。此精密合金电阻值与温度的关系如附图2所示，在203～343K间电阻温度系数α约±25×10-6/℃。


本发明所述铁—锰—铝—铬系反铁磁精密电阻合金系基于合金的顺磁一反铁磁性转变，反铁磁有序散射电阻抵消声子散射电阻，以使合金在工作温度范围内具有较小的电阻温度系数。本发明的电阻特性接近名牌镍基电阻合金如Karma等，但是生产工艺简单，不需要进行复杂的热处理，且原材料的成本较低。这种精密的电阻合金含有Fe、Mn、Al、Cr、C、Si、S和P等成分，是制作电工与电子仪器、仪表中的精密电阻元件的理想材料。