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化学成分:
常温下合金的机械性能
合金平均线胀系数
主要特性
具有矩形磁滞回线和较高饱和磁感应强度。
应用领域
主要用于在中等磁场中工作的磁放大器,阻流圈,整流圈,以及计算机装置元件等。
1J50软磁合金良好的磁性能主要是通过合适的热处理工艺方法得到的,用金相显微镜、XRD等对不同热处理工艺的1J50软磁合金的组织结构进行了分析,用MATS-SA软磁测试仪对1J50软磁合金的磁性能进行了检测。结果表明,不同热处理工艺方法得到的1J50软磁合金组织和性能存在比较明显的差异。
氢气气氛热处理得到的合金软磁性能优异。
1J50软磁合金具有较高的饱和磁感应Bs和较低的矫顽力,Bs在铁镍合金中最高,主要作为铁芯用于小功率变压器、微电机、继电器、扼流圈、电磁离合器中,也用作磁屏蔽罩、话筒振动膜、电磁衔铁和磁导体[1-2]。
1J50合金具有良好的低温直流磁性能[3],它在室温下的性能一旦确定,低温下变化较小,而且1J50合金在低温下仍具有面心立方结构,它的塑性良好。在宇航领域、超导领域会涉及极低温度,所以该合金是这些领域使用的首选软磁材料。为使材料饱和磁感应强度尽可能高,矫顽力尽可能低,需对材料进行热处理,国内关于1J50软磁合金的热处理方法工艺及组织结构的研究比较少。
本文对1J50软磁合金拟采用不同方法进行热处理,对处理前后组织结构和磁性能进行分析研究,以期通过热处理得到磁性能良好的产品。
1试验材料及方法
1.1试验材料
所用原始1J50软磁材料为锻造块材,其化学成分见表1,所用H2纯度为99.99%。
1.2热处理工艺方法
热处理方法分3种,分别是低真空环境、高真空环境、氢气气氛保护环境,3种热处理方法分别在不同设备中进行,热处理工艺见表2。
1.3性能测试
采用OLYMPUSGX71金相显微镜观察不同热处理方法试样的显微组织,采用ADVANCED8型X射线衍射仪(XRD)检测材料的物相组成,采用MATS-S软磁测试仪测试材料磁性能。
2试验结果及分析
2.1组织结构分析
图1为经不同热处理工艺处理后1J50软磁合金金相组织照片,图1(a)为未经过热处理材料组织形貌,组织中存在较多的变形孪晶,晶粒大小不均匀,晶界多,晶体内缺陷较多;图1(b)为低真空随炉冷却处理组织,在晶界、晶内分布有大量块状及颗粒状灰色相。一般来说,杂质及晶体缺陷的存在会阻碍晶核生长和晶粒长大,并且会使晶格发生畸变,从而促使合金初始及最大磁导率降低,矫顽力增大。
图1(c)、(d)分别为高真空和氢气保护气氛的热处理组织,与图1(a)、(b)相比,晶体内块状、颗粒状灰色相消失,组织更加均匀,图1(d)晶粒相比图1(c)尺寸更大,晶界更少,晶体缺陷相对更少。
图2为热处理前后XRD衍射结果,从图中可以看出,工艺一衍射峰与其它相比,位置有明显变化,组织主要由Fe3O4、FeNi3、Ni相组成,Fe3O4相的形成是因为材料在低真空下热处理被氧化的结果,FeNi3、Ni相的形成与热处理工艺中随炉冷却有关,
二元镍铁合金随炉冷却时会发生有序转变,形成FeNi3相,这些相的存在会导致晶体内缺陷增加,畴壁移动困难,使得材料矫顽力增大,磁导率、饱和磁感应强度等性能降低;工艺二、三及未热处理的相主要为γ固溶体,衍射峰的位置无明显变化,但衍射峰的宽度发生改变,高真空及氢气保护热处理后衍射峰宽度细化,说明材料内部的应变及缺陷减小,晶粒长大,晶体结构更加完整。
2.2磁性能结果分析
利用MATS-SA软磁测量装置,测定1J50在不同热处理工艺前后的磁性能的变化。磁性测量曲线如图3、图4所示。从图中可以看出,与低真空相比,高真空环境及氢气保护气氛下,曲线形态发生了明显变化,饱和磁感应强度增大、矫顽力减小,磁导率增加,磁滞损耗减小。
表3为磁性能测试结果,表中数据显示,经过氢气保护热处理后,1J50合金的磁导率μ0.4及最大磁导率均有显著提高,饱和磁感应强度Bs也有所提高,矫顽力Hc显著下降,磁性能改变明显。
3结论
(1)1J50软磁合金经过氢气热处理后,晶粒会变得粗大且均匀,磁性能得到显著改善,氢气保护气氛热处理的软磁磁性能要优于真空环境处理软磁性能。
(2)采用氢气热处理工艺对锻造态1J50软磁合金处理后可获得如下主要磁性能指标:Hc为9.A/m,Bs为1.T,μ0.4为4.mH/m,μm为34.89mH/m。