2J85變形永磁合金棒2J85鐵鉻鈷磁鐵合金帶

Fe-Cr-Co變形永磁合金2J85，其大的特點(diǎn)是可處理性，冷變形是可處理的。它的鈷含量較低，磁特性較高，加工過(guò)程簡(jiǎn)單，主要應(yīng)用于電、聲、傳感器、儀表、汽車(chē)等方面。生產(chǎn)的2J85系列產(chǎn)品是根據(jù)使用者需求的磁特性，通過(guò)拔制、壓延、沖壓等方法，制造出不同的磁元件。金屬磁性材料主要有兩種類(lèi)型：一種是高磁導(dǎo)率和一種是高矯頑力硬磁合金。而性能介于軟磁材料和硬磁材料之間的為半硬磁材料，其矯頑力Hc為0.79～19.89kA/m，剩磁Br為1T以上。半硬磁材料的發(fā)展主要可歸結(jié)為兩個(gè)方面。其一，矯頑力Hc=3.97～19.89kA/m，剩磁Br＞800mT的永磁合金用于磁滯電機(jī)中，具有起動(dòng)快、同步特性?xún)?yōu)異、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，目前正得到廣泛的應(yīng)用。由于磁滯電動(dòng)機(jī)對(duì)材料的需求日益增加，類(lèi)型也越來(lái)越大；二是在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，鐵簧繼電器、門(mén)鎖繼電器等所需的矯頑力Hc低、剩磁Br高材料；其他電子設(shè)備同樣常用的具有中間性能的材料，其使用量和類(lèi)型都在不斷擴(kuò)展，促進(jìn)了這些具有中間性能的半硬磁材料的發(fā)展。

對(duì)于2J85半硬磁性元件，用戶(hù)技術(shù)要求為，剩磁Br＞1.20T，矯頑力Hc在15.91～19.89kA/m之間，矯頑力區(qū)間很窄，大面積都為不合格，所以必須確保矯頑力穩(wěn)定在這個(gè)范圍內(nèi)。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，矯頑力的波動(dòng)往往很難避免，即使是一批維的產(chǎn)品矯頑力也會(huì)發(fā)生很大的波動(dòng)，超過(guò)一定的要求，所以每一批次的部件都要進(jìn)行一次測(cè)試，這不但會(huì)影響到生產(chǎn)效率，還會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)。為了解決這一問(wèn)題，本文從不同熱處理階段和不同磁性能的部件進(jìn)行了金相組織觀察，并進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，以尋求一種穩(wěn)定的半硬磁2J85磁性能的方法。

2J85化學(xué)成分

2J85變形永磁合金應(yīng)用

汽車(chē)?yán)锍瘫?/p>

自動(dòng)電流表

汽車(chē)感應(yīng)儀表

助聽(tīng)器

經(jīng)緯儀

森林指南針

中繼

內(nèi)置磁性揚(yáng)聲器

航海磁羅盤(pán)

磁化省煤器

鐵路信號(hào)儀表

直線電機(jī)

工業(yè)全自動(dòng)洗衣機(jī)水位開(kāi)關(guān)

乳品行業(yè)流量計(jì)

直流電機(jī)定子

磁平衡吸引子

千瓦時(shí)計(jì)

油田井下定位儀

低速永磁電機(jī)

自動(dòng)儀表

電磁矩陣顯示系統(tǒng)

恒溫控制儀

磁力攪拌機(jī)

微型步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子

磁滯電機(jī)

2實(shí)驗(yàn)

2J85以工業(yè)純鐵、金屬鉻、電解鈷、高純硅和其他一些合金化元素為原料，按表1的成分，在200kg的真空中頻感應(yīng)爐中熔煉合金，然后經(jīng)過(guò)鍛造、熱軋和冷拔，加工成Φ2.95×34mm的小棒。

2J85Fe-Cr-Co合金的磁硬化過(guò)程屬于一種亞穩(wěn)分解型(調(diào)幅分解)反應(yīng)。一般熱處理制度均為高溫固溶后快速冷卻，然后再進(jìn)行中溫磁場(chǎng)熱處理，進(jìn)行多級(jí)回火。一般的熱處理工藝為：

（1）固溶處理：在1200℃×（20～30）min，冷水淬。

（2）磁場(chǎng)熱處理：在大于200kA/m（2500Oe）磁場(chǎng)強(qiáng)度的熱處理爐中，進(jìn)行（640～650）℃×（1～2h）等溫處理。

（3）回火熱處理：進(jìn)行620℃×1h+610℃×1h+590℃×2h+570℃×3h+560℃×4h+540℃×6h階梯多級(jí)回火。

用LEICADMIXP光學(xué)顯微鏡（OM）對(duì)磁棒的金相組織進(jìn)行觀察。采用Cambridge-S250型掃描電鏡（SEM/EDS）進(jìn)行電鏡組織觀察。用國(guó)產(chǎn)AMT-4型磁性能測(cè)試儀檢測(cè)磁棒的剩磁Br和矯頑力Hc，并利用Minitab15軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

3結(jié)果與分析

3.1金相組織觀察

用掃描電鏡觀察固溶+磁場(chǎng)熱處理及固溶+磁場(chǎng)+回火熱處理后試樣的橫向和縱向的金相組織，如圖1所示，經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)熱處理時(shí)發(fā)生調(diào)幅分解α→α1+α2，形成強(qiáng)鐵磁性相的α1相單疇粒子彌散地分布在非(弱)鐵磁性相α2相基體周?chē)慕M織結(jié)構(gòu)。圖1a中細(xì)小的白色點(diǎn)狀物為析出的強(qiáng)鐵磁性相α1，彌散分布在弱磁性相α2中。但由于α1、α2兩相的成分差別不大，導(dǎo)致合金的矯頑力、磁能積等性能很低，故需要進(jìn)一步低溫回火以增大兩相的成分差別。從圖1b中可以看出α1相的長(zhǎng)度較短，此時(shí)試樣的磁性能非常低，剩磁214.5mT，矯頑力3.74kA/m。

低溫回火過(guò)程中Fe-Cr-Co合金組織將發(fā)生以下三種變化：α1、α2兩相的成分差別增大、α1相體積分?jǐn)?shù)增多以及調(diào)幅組織的粗化。經(jīng)過(guò)多級(jí)回火處理后，Cr向α2擴(kuò)散，而Fe、Co原子向α1相擴(kuò)散，α1和α2兩相成分差和點(diǎn)陣常數(shù)差逐步增大。另外在回火過(guò)程中α1相和α2相的相對(duì)量要發(fā)生變化，實(shí)驗(yàn)表明，隨回火溫度的降低，α2相的相對(duì)量減少，而α1相的相對(duì)量增加，經(jīng)過(guò)多級(jí)回火后α1相的體積增加了1.5～2.0倍。根據(jù)時(shí)效過(guò)程中調(diào)幅結(jié)構(gòu)周期的不變性，從而推斷，在時(shí)效過(guò)程中α1相體積分?jǐn)?shù)的增加，不是由于新相的析出，而是α1相的伸長(zhǎng)和長(zhǎng)大所致。由圖1c和d可看出經(jīng)過(guò)多級(jí)回火后α1相明顯比回火前（圖1a和b）長(zhǎng)大，α1相橫截面的直徑變大，縱向伸長(zhǎng)。試樣的磁性能為，剩磁Br=1.34T，矯頑力Hc=18.86kA/m。而當(dāng)兩個(gè)相的相對(duì)比例不同時(shí)，所表現(xiàn)出的磁性能也不同。由此說(shuō)明，影響2J85磁性能穩(wěn)定性為關(guān)鍵的因素之一是磁性能提高熱處理階段—多級(jí)回火。

3.2不同多級(jí)回火工藝對(duì)半硬磁鐵鉻鈷合金的影響

對(duì)同一化學(xué)成分的Φ2.95×34mm試樣，選定固溶處理及磁場(chǎng)處理工藝，改變回火處理工藝，具體如下：

固溶處理工藝：1200℃×20 min

磁場(chǎng)處理工藝：650℃×1 h

回火處理均采用多級(jí)回火，分為A、B、C、D共4組回火工藝：

第一組采用工藝A：620℃×1h+610℃×1h+590℃×2h三級(jí)回火；

第二組采用工藝B：620℃×1h+610℃×1h+590℃×2h+570℃×3h四級(jí)回火；

第三組采用工藝C：620℃×1h+610℃×1h+590℃×2h+570×3h+560℃×3h五級(jí)回火；

第四組采用工藝D：620℃×1h+610℃×1h+590℃×2h+570℃×3h+560℃×3h+540℃×2h六級(jí)回火。對(duì)應(yīng)上述不同回火工藝的樣品磁性能如表2所示。從表中可以看出，材料的剩磁沒(méi)有太大變化，矯頑力的差異較為明顯。隨著回火級(jí)數(shù)增加，矯頑力逐漸增大。回火工藝C對(duì)應(yīng)的樣品的矯頑力為18.78kA/m和19.41kA/m，符合矯頑力H c=15.91～19.89kA/m的要求，因此應(yīng)采用工藝C的5級(jí)回火處理此批產(chǎn)品。

對(duì)回火工藝C的50個(gè)試樣的矯頑力進(jìn)行檢測(cè)，并采用直方圖進(jìn)行分析，如圖2所示。矯頑力的均值為17.28kA/m，標(biāo)準(zhǔn)差為1.54kA/m，標(biāo)準(zhǔn)差反映了任一過(guò)程或產(chǎn)品特性值相對(duì)于其均值的分散程度。標(biāo)準(zhǔn)差越小，說(shuō)明該批產(chǎn)品特性值的分散程度越小。由圖2可以看出，有少部分元件的矯頑力超出了15.91～19.89kA/m的范圍，因此可以判定該批產(chǎn)品的磁性能不是很穩(wěn)定，還不能完全符合要求。