本發(fā)明涉及貴金屬加工，特別是涉及超低磁化率、剩磁矩的檢測質(zhì)量及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、引力波探測是世界科學(xué)界公認(rèn)的難度最大的尖端科技之一，其基本原理是通過激光干涉測距系統(tǒng)來精確測量處于衛(wèi)星內(nèi)部的檢驗(yàn)質(zhì)量之間皮米級(jí)的距離變化來探測引力波造成的時(shí)空扭曲。因此可以說，檢驗(yàn)質(zhì)量是引力波探測系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件。航天器運(yùn)行時(shí)，檢驗(yàn)質(zhì)量處在不斷變化的空間磁場及航天器自身產(chǎn)生的磁場中，檢驗(yàn)質(zhì)量受到的磁噪聲是殘余加速度噪聲的主要來源之一，其大小取決于所處的磁場以及檢驗(yàn)質(zhì)量的磁化率和剩磁矩。由于空間磁場不可控且低頻信號(hào)無法完全屏蔽，所以降低磁噪聲的關(guān)鍵是開發(fā)超低磁化率和剩磁矩的檢驗(yàn)質(zhì)量。同時(shí)，用于空間引力波探測的檢驗(yàn)質(zhì)量的材料還需滿足密度和硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、導(dǎo)熱導(dǎo)電性良好等要求。目前，將抗磁性的au和順磁性的pt以一定比例混溶形成近零磁化率的au-pt合金是最有潛力用于檢驗(yàn)質(zhì)量制備的技術(shù)方案，但其磁化率、剩磁矩的數(shù)值仍較難符合引力波探測應(yīng)用中的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供一種超低磁化率、剩磁矩的檢測質(zhì)量的制備方法，該制備方法在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，大大降低了檢驗(yàn)質(zhì)量中的鐵磁性雜質(zhì)元素含量，具有更高的純凈度，顯著降低了au-pt合金檢驗(yàn)質(zhì)量的剩磁矩，滿足引力波探測的技術(shù)指標(biāo)要求。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種超低磁化率、剩磁矩的檢測質(zhì)量的制備方法，包括以下步驟：

3、熔煉：稱取原料，采用真空電子束熔煉法進(jìn)行熔煉，使原料熔化，保溫，澆注，形成鑄錠，冷卻，凝固，熔鑄；

4、制備檢測質(zhì)量：將熔鑄后的鑄錠退火，切分，得到若干鑄錠塊，對鑄錠塊多向鍛造，表面處理，得到檢測質(zhì)量。

5、上述制備方法中先用高真空電子束熔煉法進(jìn)行熔煉，利用各元素飽和蒸汽壓對金和鉑進(jìn)行提純，提純后的原材料再采用常規(guī)的感應(yīng)熔煉方法熔煉合金鑄錠，這樣可以較直接熔煉進(jìn)一步降低雜質(zhì)元素含量。

6、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述稱取原料步驟前還有清洗、烘干步驟。

7、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述清洗為超聲清洗，所述超聲清洗、烘干包括：采用丙酮浸泡清洗2～3次去除表面油污，采用鹽酸溶液進(jìn)行酸洗3～4次，去除表面雜質(zhì)，采用無水乙醇放置于3200h型超聲波清洗器中清洗10～15min，洗去原料表面殘留的鹽酸溶液，使用去離子水反復(fù)沖洗，放置于烘箱中120℃干燥3h

8、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述超聲清洗、烘干步驟中，所述鹽酸溶液含hcl?36.00～38.00％。

9、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述原料包括au和pt，所述原料的質(zhì)量≥3-4kg×檢測質(zhì)量的數(shù)量。

10、本制備方法中采用大質(zhì)量鑄錠澆注，能夠一次性澆注若干個(gè)符合質(zhì)量要求的檢驗(yàn)質(zhì)量鑄錠，相較其他制備方法明顯提高了生產(chǎn)效率。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測質(zhì)量中，au的含量為質(zhì)量百分比60-80％。

12、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述稱取原料步驟中，au的稱取量比檢測質(zhì)量中au的含量高0.05％-0.15％。

13、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述原料的純度為99.99％。

14、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述熔煉的溫度高于原料熔點(diǎn)150-250℃，所述熔煉的時(shí)間為3-5min；所述保溫通過石墨坩堝實(shí)現(xiàn)。

15、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述保溫的時(shí)間為3-5min。

16、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述澆注包括：將保溫后的熔體澆筑于水冷銅模中；所述熔鑄的次數(shù)為3-5次。

17、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述水冷銅模為圓柱形，直徑與高度比為2：1～4：1；澆注時(shí)控制澆注速度，使熔液不間斷，鑄錠逐漸凝固。進(jìn)行再次熔鑄時(shí)，把鑄錠頭尾調(diào)轉(zhuǎn)方向后，再放入熔煉爐中重新熔煉。

18、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述切分通過車床實(shí)現(xiàn)，所述車床的刀頭的原料為金剛石。

19、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述退火的溫度為900-1250℃，所述退火過程中，鑄錠放置于高溫材料容器內(nèi)。

20、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述高溫材料不含磁性材料。

21、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述高溫材料包括鎢、石墨；夾取鑄錠時(shí)采用不含磁性材料的鈦合金夾具。

22、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多向鍛造通過空氣錘實(shí)現(xiàn)，所述空氣錘的錘頭包覆銅片，所述多向鍛造為8-20道次，所述多向鍛造的鍛造溫度為800-1200℃，所述多向鍛造的單次鍛造變形量≤5％。

23、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多向鍛造步驟之前，還采用酒精擦拭空氣錘的錘頭、工作臺(tái)；所述銅片的厚度為0.1mm-2mm。

24、上述酒精擦拭能保證工作環(huán)境清潔，避免引入雜質(zhì)；上述銅片能避免上下錘頭與鑄錠塊直接接觸。

25、在其中一個(gè)實(shí)施例中，多向鍛造后的鑄錠塊的尺寸為邊長≥50mm的立方體。

26、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述表面處理通過銑床實(shí)現(xiàn)，所述銑床的刀頭的原料為不含磁性材料的硬質(zhì)合金。

27、本發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，影響au-pt合金磁化率的最主要因素是pt元素的含量，而影響au-pt合金剩磁矩的主要因素是檢驗(yàn)質(zhì)量中鐵磁性雜質(zhì)元素的含量。因此在加工au-pt合金檢驗(yàn)質(zhì)量的全流程中，為了降低檢驗(yàn)質(zhì)量中鐵磁性雜質(zhì)元素的含量，要盡可能避免au-pt合金檢驗(yàn)質(zhì)量與含有fe、co、ni等鐵磁性元素的設(shè)備、模具、刀具、工具等直接接觸，方可最大程度地降低檢驗(yàn)質(zhì)量中的鐵磁性雜質(zhì)元素含量，進(jìn)而減小檢驗(yàn)質(zhì)量的磁化率和剩磁矩，使其滿足引力波探測的技術(shù)指標(biāo)要求。

28、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述表面處理包括：對多向鍛造后的鑄錠塊進(jìn)行加工，使表面平整光滑，表面無裂紋、夾雜、氣孔，表面粗糙度≤0.2μm。

29、在其中一個(gè)實(shí)施例中，表面處理后的單個(gè)檢測質(zhì)量的尺寸為(50±1)mm×(50±1)mm×(50±1)mm。

30、本發(fā)明還提供了所述制備方法得到的檢測質(zhì)量，所述檢測質(zhì)量的磁化率|χ|≤8*10-6，剩磁矩≤25nam2。

31、本發(fā)明還提供了所述檢測質(zhì)量在引力波探測系統(tǒng)中的應(yīng)用。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

33、本發(fā)明的超低磁化率、剩磁矩的檢測質(zhì)量及制備方法和應(yīng)用，該制備方法得到的引力波探測用au-pt合金檢驗(yàn)質(zhì)量，在整個(gè)加工過程中，通過熔煉大質(zhì)量鑄錠，一次性加工多個(gè)檢驗(yàn)質(zhì)量，可以有效提高生產(chǎn)效率。且與此前研究得到引力波探測合金材料不同，引力波探測合金材料主要是通過調(diào)控合金成分、致密均勻熱處理等措施形成棒狀原材料，而非可以直接發(fā)射到太空應(yīng)用的檢測質(zhì)量。本案則是通過在熱處理時(shí)用定制的高溫材料盒隔絕au-pt合金塊與熱處理爐的接觸、在鍛造時(shí)用cu片隔絕au-pt合金塊與空氣錘上下錘頭的接觸、在車銑加工時(shí)采用金剛石和硬質(zhì)合金刀頭加工au-pt合金檢驗(yàn)質(zhì)量等，全方位避免了au-pt合金與含有鐵磁性元素的工具和配件的接觸，制備得到檢測質(zhì)量，且通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)證實(shí)了本發(fā)明制備得到的檢測質(zhì)量具有超低磁化率、剩磁矩，磁化率＜6.5×10-6，剩磁矩＜18nam2。這種制備方法在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，大大降低了檢驗(yàn)質(zhì)量中的鐵磁性雜質(zhì)元素含量，具有更高的純凈度，顯著降低了au-pt合金檢驗(yàn)質(zhì)量的磁化率和剩磁矩，滿足引力波探測的技術(shù)指標(biāo)要求。