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CN112166003A - 热处理增材制造的铁磁部件的方法 - Google Patents

热处理增材制造的铁磁部件的方法 Download PDF

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CN112166003A
CN112166003A CN201980034023.5A CN201980034023A CN112166003A CN 112166003 A CN112166003 A CN 112166003A CN 201980034023 A CN201980034023 A CN 201980034023A CN 112166003 A CN112166003 A CN 112166003A
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Abstract

提出了一种热处理增材制造的铁磁部件的方法，并给出了相应的铁磁部件(150)。热处理的铁磁部件(150)的饱和磁感应强度大于所形成的铁磁部件(140)的饱和磁感应强度。热处理的铁磁部件150进一步以多个晶粒为特征，使得多个晶粒的至少25％具有小于10μm的中值晶粒尺寸，并且多个晶粒的25％具有大于25μm的中值晶粒尺寸。

Description

热处理增材制造的铁磁部件的方法
优先权信息
本申请要求2018年4月10日提交的美国专利申请序列号15/949,551的优先权,其内容通过引用而结合在本文中。
技术领域
本发明的实施例通常涉及增材制造的铁磁部件。更具体地，本公开的实施例涉及一种热处理增材制造的铁磁部件的方法。
背景技术
在电机中，铁磁部件引导磁通量。形成电机的铁磁部件的典型方法涉及多个步骤和多个组装在一起的零件。使用多个步骤和多个零件会导致制造过程繁琐，并可能影响机器的最终性能和可靠性。此外，在一些拓扑结构中，铁磁部件可以被构造为被压紧在一起以形成铁磁部件的芯部的绝缘薄片。层压和绝缘可以最小化损失，例如涡电流损失，否则，涡电流损失可能成为电机中能量损失的主要部分。然而，对构造薄片的钢板的尺寸的限制可能在将多个层压部件组装在一起以形成单个部件时造成困难。更复杂的拓扑结构可以降低损耗、增加磁感应强度或两者均可，但很难用常规方法制造。
增材制造技术可用于制造电机的层压铁磁部件和非层压铁磁部件。然而，增材制造的铁磁部件可能不会为最终用途应用提供所需的铁磁特性。因此，需要制造用于电机的增材制造的铁磁部件的改进方法。
发明内容
在一个方面，本公开涉及一种热处理增材制造的铁磁部件的方法，使得热处理的铁磁部件的饱和磁感应强度大于所形成的铁磁部件的饱和磁感应强度。热处理的铁磁部件进一步以多个晶粒为特征，使得多个晶粒的至少25％具有小于10μm的中值晶粒尺寸，并且多个晶粒的25％具有大于25μm的中值晶粒尺寸。
在另一个方面，本公开涉及一种铁磁部件，其包括多个晶粒，使得所述多个晶粒的至少25％具有小于10μm的中值晶粒尺寸，并且所述多个晶粒的25％具有大于25μm的中值晶粒尺寸。铁磁部件具有整体结构和大于2特斯拉的饱和磁感应强度。
附图说明
当阅读以下参考附图的详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其它特征、方面和优点，其中：
图1示出了根据本公开的一些实施例的用于制造增材制造的铁磁部件的增材制造系统的示意图；
图2A示出了根据本公开的一些实施例的使用增材制造技术制造的实心圆柱形铁磁部件；
图2B示出了根据本公开的一些实施例的使用增材制造技术制造的实心环形铁磁部件；
图2C示出了根据本公开的一些实施例的使用增材制造技术制造的螺旋弹簧铁磁部件；
图3示出了根据本公开的一些实施例的联接到包括铁磁部件的发电机的发动机的透视图；
图4示出了市售的热处理Vacoflux 50样品(比较样品1)、所形成的增材制造的圆柱形样品(比较样品2)和热处理的增材制造的圆柱形样品(样品2)的直流(DC)磁化曲线；
图5示出了市售的热处理Vacoflux 50样品(比较样品1)、所形成的增材制造的圆柱形样品(比较样品2)和热处理的增材制造的圆柱形样品(样品2)的相对磁导率曲线；和
图6示出了所形成的增材制造的圆柱形样品(比较样品2)和热处理的增材制造的圆柱形样品(样品2)的静态滞后环形状。
具体实施方式
在以下说明书和权利要求中，将引用若干术语，其定义应具有以下含义。单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确说明。如本说明书所使用的，术语“或”不是指排他性的，而是指存在至少一个被引用的部件，并且包括其中可能存在被引用的部件的组合的实例，除非上下文另有明确说明。
在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可用于修改任何可允许变化的定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的改变。相应地，由一个或多个术语(例如“约”和“基本上”)固化的值不限于指定的精确值。在一些情况下，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度。类似地，“不受约束的”可以与术语结合使用，并且可以包括少量或微量，同时仍然被认为不含固化术语。此处以及在整个规范和权利要求中，范围限制可以被组合和/或互换，这种范围被识别并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有明确说明。
利用基于激光的增材制造技术获得的固化微结构是材料科学在极端条件下的一个例子——具有每秒超过百万开尔文的固化速率，超细的微观结构和远离平衡的亚稳态相形式。因此，利用典型的增材制造技术在铁磁材料中获得的微结构，特别是晶粒尺寸、相稳定性和晶粒结构，由于高滞后损耗而不适合直接电磁(EM)应用。
本公开的实施例解决了本领域中所注意到的缺点。本申请的发明人出乎意料地发现了一种热处理方法，该热处理方法提供了一种出人意料的能力以改善增材制造的铁磁部件的磁性能，从而基本上匹配商业生产的锻造部件的磁性能。尽管在增材制造的部件和锻造部件之间的显微结构存在显著差异，但是依然获得了这些磁性性能。
在一些实施例中，提出了一种热处理增材制造的铁磁部件的方法，使得热处理的铁磁部件的饱和磁感应强度大于所形成的铁磁部件的饱和磁感应强度。热处理的铁磁部件进一步以多个晶粒为特征，使得多个晶粒的至少25％具有小于10μm的中值晶粒尺寸，并且多个晶粒的25％具有大于25μm的中值晶粒尺寸。
根据这里描述的实施例，使用增材制造技术来制造增材制造的铁磁部件。“增材制造”是这里用于描述涉及逐层构造或增材制造的过程(与常规加工过程中的材料去除相反)的术语。此类过程也可称为“快速制造过程”。增材制造过程通过依次反复沉积和连接材料层来形成净形或近净形形状。如本文中使用的术语“近净形形状”意味着增材制造的结构形成为非常接近结构的最终形状，不需要显著的传统机械精加工技术，例如在增材制造过程之后的加工或磨削。在某些实施例中，合适的增材制造过程包括但不限于本领域普通技术人员已知的过程，如直接金属激光熔化(DMLM)、直接金属激光烧结(DMLS)、直接金属激光沉积(DMLD)、激光工程净成形(LENS)、选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)，电子束熔化(EBM)、熔化沉积建模(FDM)或其组合。这些方法可采用例如但不限于电磁辐射、加热、烧结、熔化、固化、结合、固结、压制、嵌入及其组合中的所有形式。
根据本公开的实施例的增材制造过程可用于合适的金属材料，例如金属合金，以形成电机的铁磁部件。在一些实施例中，铁磁部件包括软金属合金。在一些实施例中，软金属合金包括铁和钴。在一些实施例中，软金属合金还包括硅、钒或其组合。对于给定的材料和方法，这些材料可以在这些方法和系统中适当地以各种形式使用，包括例如但不限于颗粒、粉末、片、箔、带、长丝、丸、线材和这些形式的组合。
根据本发明的实施例，图1示出用于制造增材制造的铁磁部件的增材制造系统100的示意图。为了简化的目的，图1中仅显示了增材制造系统100的一些组件，但是可以理解，其他部件也可以包括在其中。在图1中，能量源110将能量束101引向铁磁材料的床120的表面的部分。合适的能量束的非限制性实例包括激光、电子束或其组合。能量束101将铁磁材料的一部分熔合在一起，由此，铁磁材料的床120沿方向121下降，并且通过合适的施加器130(例如，辊或刮刀)在其上沉积新的铁磁材料层。这通常被称为增材制造过程的“构建步骤”。这里使用的术语“熔合”是指将铁磁材料的一部分彼此凝聚、熔化、烧结，并且至下层铁磁材料的一部分或多部分(如果存在)。通过应用熔合和沉积的连续步骤，制造三维部件140。
在该示例中，三维部件140被示出为螺旋形状，然而，适合作为铁磁部件的任何其他三维拓扑结构也被包括在本公开的范围内。在本公开的范围内设想的铁磁部件的其它三维拓扑结构的非限制性示例包括环、圆柱体、螺旋体等。此外，如本文所述的方法可以适用于层压以及非层压铁磁部件。图2A示出了根据本公开的一些实施例的使用增材制造技术制造的实心圆柱形铁磁部件140。图2B示出了根据本公开的一些实施例的使用增材制造技术制造的实心环形铁磁部件140。图2C示出了根据本公开的一些实施例的使用增材制造技术制造的螺旋弹簧铁磁部件。
在一些实施例中，根据本公开的实施例的方法还包括在热处理步骤之前提供增材制造的铁磁部件。本文中使用的术语“提供”包括这样的实施例，其中从合适的来源购买增材制造的铁磁部件，例如，在热处理步骤之前，使用图1中描述的技术制造增材制造的铁磁部件的实施例。此外，这里使用的术语“增材制造的铁磁部件”是指在增材制造过程之后形成的最终部件以及在增材制造过程期间形成的中间层或子部件。为了简洁起见，术语“增材制造的铁磁部件”和“铁磁部件”在此可互换地使用。
此外，术语“所形成的铁磁部件”是指除了如上所述的在增材制造技术中使用的熔合步骤之外，没有经受附加的热处理步骤的增材制造的铁磁部件。因此，参考图1，如果部件140在用于形成部件的增材制造过程期间或之后没有经历额外的热处理步骤，则部件140可以称为“所形成的铁磁部件”。术语“热处理的铁磁部件”是指在增材制造过程完成期间或之后已经经历至少一个附加热处理步骤的增材制造的铁磁部件。在经历一个或多个附加热处理步骤之后(在增材制造过程期间或之后)，部件140可称为“热处理的铁磁部件”。
根据本公开的实施例，“热处理”或“热处理步骤”是指将铁磁部件保持在大于铁素体到奥氏体转变温度的温度下至少10分钟。热处理可以作为等温热处理实行，即，铁磁部件在一定时间段内经历基本恒定的温度，或者，替代地，作为循环热处理，其中铁磁部件在特定时间段内经历特定温度，冷却，然后再次加热。在一些实施例中，在约900℃至约1200℃的温度下对所述铁磁部件进行热处理。在某些实施例中，在约1020℃至约1100℃的温度下对所述铁磁部件进行热处理。在某些实施例中，热处理作为等温热处理在1100℃下持续4小时。
如前所述，本申请的发明人出人意料地发现，在高温下热处理铁磁部件之后，尽管铁磁部件中的晶粒的中值晶粒尺寸增加，但是在晶粒尺寸中存在广阔分布的具有小晶粒尺寸和大晶粒尺寸的团簇。晶粒尺寸的广阔分布不同于在市售热处理锻造铁磁部件中观察到的典型晶粒分布。尽管本公开的热处理的铁磁部件和市售的锻造部件的显微结构存在差异，但热处理的铁磁部件出乎意料地显示出与市售的锻造部件相似的改善的铁磁性能。
在一些实施例中，所形成的铁磁部件具有小于或等于10μm的中值晶粒尺寸，并且热处理的铁磁部件具有大于或等于20μm的中值晶粒尺寸。在一些实施例中，所形成的铁磁部件具有小于或等于5μm的中值晶粒尺寸，并且热处理的铁磁部件具有大于或等于50μm的中值晶粒尺寸。
通过小于第一晶粒尺寸的晶粒的数量部分和大于第二晶粒尺寸的晶粒的数量部分，可以进一步表征热处理增材制造的铁磁部件中的晶粒尺寸的分布。如前所述，热处理的铁磁部件进一步以多个晶粒为特征，使得多个晶粒的至少25％具有小于10μm的中值晶粒尺寸，并且多个晶粒的25％具有大于25μm的中值晶粒尺寸。在一些实施例中，所述多个晶粒的至少25％具有小于10μm的中值晶粒尺寸，并且所述多个晶粒的至少50％具有大于25μm的中值晶粒尺寸。
热处理的铁磁部件可进一步由中值晶粒尺寸表征。在一些实施例中，热处理的铁磁部件具有在约10μm至约50μm范围内的中值晶粒尺寸。在某些实施例中，热处理的铁磁部件具有在约10μm至约25μm范围内的中值晶粒尺寸。
如前面所指出的，热处理的铁磁部件的饱和磁感应强度大于所形成的铁磁部件的饱和磁感应强度。所形成的铁磁部件的饱和磁感应强度可以例如等于或小于1.6Tesla(特斯拉)，并且热处理的铁磁部件的饱和磁感应强度可以大于1.6特斯拉。在一些实施例中，热处理的铁磁部件的饱和磁感应强度大于2特斯拉。在某些实施例中，热处理的铁磁部件的饱和磁感应强度大于2.3特斯拉。根据本公开的实施例，增材制造的铁磁部件的热处理进一步显示饱和相对磁导率的增加。在一些实施例中，热处理的铁磁部件的不饱和相对磁导率大于2000。在某些实施例中，热处理的铁磁部件的不饱和相对磁导率大于2500。热处理的铁磁部件进一步显示出滞后曲线区域的减少，使得滞后损耗的减少，这反映在较低频率范围(滞后损耗-频率)的较低特定铁损耗[W/kg]中。
热处理可以在增材制造过程期间或之后实施。在一些实施例中，在增材制造过程之后执行热处理。因此，在这样的实施例中，同时参考图1，增材制造的铁磁部件140还经受一个或多个热处理步骤，如前所述，以形成热处理的铁磁部件150。
在一些其他实施例中，在用于形成增材制造的铁磁部件的增材制造过程的至少一个构建步骤期间执行热处理。在某些情况下，继续参考图1，可以使用在增材制造过程的构建步骤期间使用的相同定向能量源110来执行热处理。这可适用于任何使用定向能量的附加模态，包括激光熔化/烧结和电子束熔化。此外，在这样的情况下，在特定构建步骤期间，可以使用例如束分裂技术和/或通过调制定向能量源的功率来执行热处理。例如，在构建步骤期间，在铁磁材料自身与下层(如果存在)熔合之后，可以调制能量源(例如，激光)的功率，使得构建层在期望的温度下被热处理特定持续时间。在一些这样的实施例中，可在每个构建步骤之后执行热处理，使得铁磁部件140的后续构建层被单独地热处理。在一些其他实施例中，可在形成最后构建层之后和在用于制造铁磁部件140的最终构建步骤期间执行热处理。
根据本公开的实施例的热处理方法包括用于整个增材制造的铁磁部件的均匀热处理以及非均匀热处理。在一些实施例中，可选择性地热处理铁磁部件的不同部分以在这些部分中实现确定的饱和磁感应强度和拉伸强度值。可以在增材制造过程期间或之后实施铁磁部件的选择性热处理。例如，在增材制造与壳体/冷却套一体化的定子叠片的情况下，仅承载磁通的部件可被选择性地热处理。类似地，在转子芯被增材制造成具有整体轴的情况下，仅承载磁通的部件(即铁磁部件)可以被选择性地热处理。
因此，根据本公开的一些实施例，如本文所述的热处理过程可实现：1)在构建期间，铁磁部件的原位退火，和/或2)通过在构建期间局部控制热处理来局部制定磁特性。在一些实施例中，这可以进一步减少在混合电力推进中能够添加的部件数量和提供更具成本效益的电机。
该方法可进一步包括将热处理的铁磁部件并入电机的步骤。合适的电机的非限制性示例包括电动机、发电机、变压器、环形线圈、电感器及其组合。在某些实施例中，电机指将电力转换为机械动力的电动机或将机械动力转换为电力的发电机。根据本公开的实施例的电机可具有任何合适的拓扑结构，例如径向、轴向或横向磁通拓扑结构。
图3是联接到发动机300(例如，汽车或飞机的发动机)的电机200(例如，发电机200)的实施例的透视图。虽然所示的电机200是发电机，但是可以理解，本文所讨论的方法可应用于其它电机，例如电动机。在所示的实施例中，可以相对于轴向方向14、径向方向16和周向方向或环形方向18来描述发电机200。发电机200包括转子组件220和定子组件240。转子组件220构造成相对于定子组件240沿周向旋转。取决于发电机200的设计，旋转能量(例如，转子组件220和定子组件240之间的相对旋转)被转换为定子或转子组件内的电枢或发电线圈中的电流。
转子组件220包括转子芯222并安装在轴227上，使得转子芯222与轴227一起旋转。定子组件240还包括定子芯242。此外，转子组件220和定子组件240通常都包括线圈绕组。在某些实施例中，转子组件220包括产生磁场的场绕组，而定子组件240包括在转子组件220旋转时产生电力的电枢或发电绕组。在其它实施例中，定子组件240可包括场绕组，转子组件220可包括电枢或发电绕组。在一些实施例中，转子芯222包括热处理的铁磁部件150，如本文所述。
在一些实施例中，还提供铁磁部件。所述铁磁部件包括多个晶粒，使得所述多个晶粒的至少25％具有小于10μm的中值晶粒尺寸，并且所述多个晶粒的25％具有大于25μm的中值晶粒尺寸，其中所述铁磁部件具有整体结构和大于2特斯拉的饱和磁感应强度。
这里使用的术语“整体结构”指的是该结构的所有结构特征彼此是一体的结构。如本文中所使用的，术语“整体”意味着限定整体结构的不同几何和结构特征被一起形成为单个、连续、不分隔结构的特征，与先前形成的或以其他方式制造的部件相反，其中所述部件被组装在一起或以其他方式连接或附着在一起，以产生最终组装的产品。因此，整体结构的不同结构或几何特征不会彼此附着或粘附，例如，螺栓连接、焊接、钎焊、粘结等。可以使用先前详细描述的增材制造技术来形成根据此处描述的实施例的整体结构。
在一些实施例中，铁磁部件包括软金属合金。在一些实施例中，软金属合金包括铁和钴。在一些实施例中，软金属合金还包括硅、钒或其组合。所述铁磁部件可以进一步由中值晶粒尺寸表征。在一些实施例中，铁磁部件具有在从约10μm到约50μm的范围内的中值晶粒尺寸。在某些实施例中，热处理的铁磁部件具有在约10μm至约25μm范围内的中值晶粒尺寸。
在一些实施例中，还存在包括铁磁部件的电机。图3示出了包括根据本发明的实施例的热处理的铁磁部件150的电机200的示例。
通过构建复杂的近净形几何形状，例如通过制造径向、轴向和横向磁通叠层铁磁部件，电机的铁磁部件的增材制造可以避免电气部件的复杂组装。另外的好处包括通过合并复杂的冷却通道进行热管理，由于能够制造复杂的细节而减少重量，而这些细节在常规加工/减材工艺中是不可能的。增材制造还可以通过消除连接部件(例如螺栓、铆钉、支架等)和/或消除连接过程(例如钎焊、焊接、胶合等)来减少电机中的部件数量。此外，电机部件的增材制造可显著减少开发周期时间；通过避免昂贵的工具和工具的迭代修改，可以降低制造成本。然而，如前所述，由于高滞后损耗，增材制造的铁磁部件的显微组织，特别是晶粒尺寸、相稳定性和晶粒结构不适合直接电磁(EM)应用。
根据本公开的实施例，通过对增材制造的铁磁部件采用热处理过程，可以获得诸如较高饱和磁感应强度、较高相对磁导率和较低滞后损失等铁磁特性的所需组合。
此外，在增材制造过程中，铁磁材料的局部热处理为机器设计者提供了有效调整材料性能以满足磁性和机械性能要求的灵活性。例如，经受高机械应力但低磁通变化的铁磁部件的区域可被局部热处理以具有高拉伸强度。因此，具有机械静态但具有高频磁通变化的区域可被热处理以具有低损耗。因此，本公开的一些实施例可以打开设计空间以包括具有高功率密度和高效率两者的机器拓扑结构。产品中系统的平衡可能带来利益，例如更简单的热管理系统和更轻的结构支持构件。
示例
增材制造方法的粉末材料由Sandvik Osprey有限公司(尼思，英国)提供。合金的化学成分为50Fe-49.9Co-0.1Si(标称质量百分比)和49.5Fe-50.49Co-0.01Si(实际质量百分比)，粉末尺寸为-53μm+15μm(96.4％)。如图1和2C所示，粉末用于使用基于激光的增材制造技术来构建螺旋叠片。螺旋叠片的外径为50mm，内径为43mm，具有18层，每层厚度为0.47mm。此外，另外两个实心样品采用增材制造来制造，如图2A(实心圆柱形样品)所示和图2B(实心环形样品)所示。实心环形样品的外径为50mm，内径为43mm，厚度约6.3mm。实心圆柱形样品的尺寸为92mm x 10mm。所有样品均由德国巴尔勒本的Citim GmbH在EOS机器上生产。采用实心圆柱形样品进行直流试验，实心环形样品和层叠的螺旋样品进行交流试验。所有电磁试验均使用
Figure BDA0002788908190000081
C–500在德国科隆的Magnet-Physik进行。
市售的FeCo合金(Vacoflux 50，从德国哈瑙VACUUMSCHMELZE GmbH&Co.KG购得)被用作比较例。合金被轧制成片材并在850℃下热处理一小时。该热处理样品被用作比较样品1。增材制造的未经受任何热处理的FeCoSi圆柱形样品被用作比较样品2。增材制造的未经任何热处理的FeCoSi螺旋弹簧样品用作比较样品3。
从增材制造的螺旋样品中切出5mm x 5mm的样品进行热处理。另外制造的实心环形和圆柱形样品也如此被热处理。在具有加热元件的炉中，在真空或氩气-2.9％氢气形成的气体中对所有样品进行热处理。增材制造的弹簧和圆柱形样品在750℃和850℃下热处理四小时。这些热处理的圆柱形样品用作比较样品4，且热处理的弹簧样品用作比较样品5。增材制造的弹簧和圆柱形样品也在1025℃至1100℃的较高温度下热处理2-4小时的持续时间。热处理是等温或循环的。对于循环热处理，采用三循环“循环”热处理，在900℃至1025℃之间，在各温度下加热/冷却速率为5℃/min。在1100℃下等温热处理4小时的增材制造的弹簧样品用作样品1。在1100℃下等温热处理4小时的增材制造的圆柱形样品用作样品2。表1提供了本文描述的不同样品的部件特性和热处理条件。
表1不同样品的部件特性和热处理条件
Figure BDA0002788908190000091
热处理后，对样品进行切片和金相抛光，进行显微组织表征。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电子背散射检测器分析(Ebed)对材料的显微结构进行表征。
SEM显微照片分析表明，在50～100μm范围内，Vacoflux 50(比较样品1)的热处理轧制片材的中值晶粒尺寸更均匀。所形成的增材制造的圆柱形样品(比较样品2)和增材制造的弹簧样品(比较样品3)的SEM显微照片显示晶粒伸长。尽管微观结构大体上等轴，但也观察到了近双模态分布(小晶粒团簇和大晶粒团簇)。中值晶粒尺寸小于5～10μm。即使在850℃下热处理增材制造的样品四小时(比较样品4和5)，也没有观察到晶粒尺寸的显著增加。然而，在1100℃下热处理增材制造的样品四小时(样品1和样品2)导致γ奥氏体相中的显著再结晶和晶粒生长。1100℃的热处理温度显著高于铁素体向奥氏体转变温度。然而，与比较样品1相比，在样品1中观察到晶粒尺寸群体的广泛变化，包括较大部分的大晶粒和小部分的小晶粒簇。当中值晶粒尺寸仍在50μm以下时，较好的样品部分呈现较大的晶粒尺寸(在50～100μm之间)。
根据本公开的实施例制备的样品以及比较样品的磁性能也被测量。图4示出直流(DC)磁化曲线，也称为DC BH曲线，其中B表示磁感应强度(特斯拉)，H表示kA/m中的磁场强度。图4示出了市售的热处理的Vacoflux 50样品(比较样品1)、所形成的经增材制造的圆柱形样品(比较样品2)和热处理的增材制造的圆柱形样品(样品2)的DC BH曲线。如图4所示，在热处理后，增材制造的圆柱形样品的饱和磁感应强度从1.6特斯拉(比较样品2)增加到2.35特斯拉(样品2)。此外，增材制造的圆柱形样品(样品2)的饱和磁感应强度(BH)曲线几乎与热处理的非增材制造的Vacoflux 50(比较样品1)的饱和磁感应强度(BH)曲线匹配。
图5示出了市售的热处理的Vacoflux 50样品(比较样品1)、所形成的增材制造的圆柱形样品(比较样品2)和热处理的增材制造的圆柱形样品(样品2)的相对磁导率曲线。如图5所示，在热处理后，增材制造的圆柱形样品的不饱和相对磁导率从700(比较样品2)增加到2600(样品2)。此外，增材制造的圆柱形样品(样品2)的相对磁导率曲线几乎与热处理的非增材制造的Vacoflux 50(比较样品1)的相对磁导率曲线匹配。
图6示出了所形成的增材制造的圆柱形样品(比较样品2)和热处理的增材制造的圆柱形样品(样品2)的静态滞后环形状。曲线的比较表明，样品2的滞后环面积减少，使得滞后损耗减少，这反映在低频范围(滞后损耗-频率)的较低特定铁损耗[W/kg]中。环形和螺旋弹簧样品也观察到类似的结果。
因此，本申请的发明人出乎意料地发现了热处理过程，该热处理过程尽管形成了不规则的微结构，但仍使得铁磁性能的改善。
所附权利要求旨在宽泛地要求本发明，如同已经构思的一样，并且这里所呈现的示例是从所有可能的实施例的多个种类中选择的实施例的说明。因此，申请人的意图是，所附权利要求不受用于说明本公开的特征的实例的选择的限制。如在权利要求中所使用的，“包括”一词及其语法变体在逻辑上也对置，并且包括具有不同程度的短语，例如但不限于“基本上由……组成”和“由……组成”。如有必要，应提供范围；这些范围包括它们之间的所有子范围。可以预期的是，这些范围中的变化将向本领域普通技术人员提出建议，并且在尚未献身于公众的情况下，这些变化应在可能的情况下被解释为包括在所附权利要求中。还可以预期，科学和技术的进步将使目前由于语言的不精确性而没有考虑到的等同物和替代物成为可能，并且在可能的情况下，这些变化也应被解释为包括在所附权利要求中。

Claims (14)

1.一种方法，其特征在于，包括：
热处理增材制造的铁磁部件，使得热处理的铁磁部件(150)的饱和磁感应强度大于所形成的铁磁部件(140)的饱和磁感应强度，其中所述热处理的铁磁部件(150)进一步以多个晶粒为特征，使得所述多个晶粒的至少25％具有小于10μm的中值晶粒尺寸，并且所述多个晶粒的25％具有大于25μm的中值晶粒尺寸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述增材制造的铁磁部件包括包含铁和钴的金属合金。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所述金属合金进一步包含硅、钒或其组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述热处理的铁磁部件(150)的所述饱和磁感应强度大于2特斯拉。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述热处理的铁磁部件(150)的不饱和相对磁导率大于2500。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述所形成的铁磁部件(140)具有小于或等于约5μm的中值晶粒尺寸，并且所述热处理的铁磁部件(150)具有大于或等于约20μm的中值晶粒尺寸。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中在用于形成所述增材制造的铁磁部件的增材制造过程的至少一个构建步骤期间进行所述热处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中使用在所述增材制造过程的所述构建步骤期间使用的相同定向能量源来进行所述热处理。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述增材制造的铁磁部件的不同部分被选择性地热处理以在这些部分中实现确定的饱和磁感应强度和拉伸强度值。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述增材制造的铁磁部件是电机部件的至少一部分。
11.一种铁磁部件(150)，其特征在于，包括：
多个晶粒，使得所述多个晶粒的至少25％具有小于10μm的中值晶粒尺寸，并且所述多个晶粒的25％具有大于25μm的中值晶粒尺寸，其中所述铁磁部件(150)具有整体结构和大于2特斯拉的饱和磁感应强度。
12.根据权利要求11所述的铁磁部件，其特征在于，其中所述铁磁部件包括包含铁和钴的金属合金。
13.根据权利要求12所述的铁磁部件，其特征在于，其中所述金属合金还包括硅、钒或其组合。
14.一种电机(200)，其特征在于，包括根据权利要求13所述的铁磁部件(150)。
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