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，加工過程簡單，主要應用于電、聲、傳感器、儀表、汽車等方面。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型：一種是高磁導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中，具有起動快、同步特性優(yōu)異、噪音低等優(yōu)點，目前正得到廣泛的應用。由于磁滯電動機對材料的需求日益增加，類型也越來越大；二是在自動控制系統(tǒng)中，鐵簧繼電器、門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，其使用量和類型都在不斷擴展，促進了這些具有中間性能的半硬磁材料的發(fā)展。

對于2J85半硬磁性元件，用戶技術(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)定在這個范圍內(nèi)。但是，在實際生產(chǎn)中，矯頑力的波動往往很難避免，即使是一批維的產(chǎn)品矯頑力也會發(fā)生很大的波動，超過一定的要求，所以每一批次的部件都要進行一次測試，這不但會影響到生產(chǎn)效率，還會導致浪費。為了解決這一問題，本文從不同熱處理階段和不同磁性能的部件進行了金相組織觀察，并進行了一系列的實驗，以尋求一種穩(wěn)定的半硬磁2J85磁性能的方法。

2J85化學成分

2J85變形永磁合金應用

汽車里程表

自動電流表

汽車感應儀表

助聽器

經(jīng)緯儀

森林指南針

中繼

內(nèi)置磁性揚聲器

航海磁羅盤

磁化省煤器

鐵路信號儀表

直線電機

工業(yè)全自動洗衣機水位開關(guān)

乳品行業(yè)流量計

直流電機定子

磁平衡吸引子

千瓦時計

油田井下定位儀

低速永磁電機

自動儀表

電磁矩陣顯示系統(tǒng)

恒溫控制儀

磁力攪拌機

微型步進電機轉(zhuǎn)子

磁滯電機

2實驗

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的真空中頻感應爐中熔煉合金，然后經(jīng)過鍛造、熱軋和冷拔，加工成Φ2.95×34mm的小棒。

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

（1）固溶處理：在1200℃×（20～30）min，冷水淬。

（2）磁場熱處理：在大于200kA/m（2500Oe）磁場強度的熱處理爐中，進行（640～650）℃×（1～2h）等溫處理。

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

用LEICADMIXP光學顯微鏡（OM）對磁棒的金相組織進行觀察。采用Cambridge-S250型掃描電鏡（SEM/EDS）進行電鏡組織觀察。用國產(chǎn)AMT-4型磁性能測試儀檢測磁棒的剩磁Br和矯頑力Hc，并利用Minitab15軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理。

3結(jié)果與分析

3.1金相組織觀察

用掃描電鏡觀察固溶+磁場熱處理及固溶+磁場+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)過磁場熱處理時發(fā)生調(diào)幅分解α→α1+α2，形成強鐵磁性相的α1相單疇粒子彌散地分布在非(弱)鐵磁性相α2相基體周圍的組織結(jié)構(gòu)。圖1a中細小的白色點狀物為析出的強鐵磁性相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，導致合金的矯頑力、磁能積等性能很低，故需要進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相的長度較短，此時試樣的磁性能非常低，剩磁214.5mT，矯頑力3.74kA/m。

低溫回火過程中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相體積分數(shù)增多以及調(diào)幅組織的粗化。經(jīng)過多級回火處理后，Cr向α2擴散，而Fe、Co原子向α1相擴散，α1和α2兩相成分差和點陣常數(shù)差逐步增大。另外在回火過程中α1相和α2相的相對量要發(fā)生變化，實驗表明，隨回火溫度的降低，α2相的相對量減少，而α1相的相對量增加，經(jīng)過多級回火后α1相的體積增加了1.5～2.0倍。根據(jù)時效過程中調(diào)幅結(jié)構(gòu)周期的不變性，從而推斷，在時效過程中α1相體積分數(shù)的增加，不是由于新相的析出，而是α1相的伸長和長大所致。由圖1c和d可看出經(jīng)過多級回火后α1相明顯比回火前（圖1a和b）長大，α1相橫截面的直徑變大，縱向伸長。試樣的磁性能為，剩磁Br=1.34T，矯頑力Hc=18.86kA/m。而當兩個相的相對比例不同時，所表現(xiàn)出的磁性能也不同。由此說明，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—多級回火。

3.2不同多級回火工藝對半硬磁鐵鉻鈷合金的影響

對同一化學成分的Φ2.95×34mm試樣，選定固溶處理及磁場處理工藝，改變回火處理工藝，具體如下：

固溶處理工藝：1200℃×20 min

磁場處理工藝：650℃×1 h

回火處理均采用多級回火，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三級回火；

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

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

第四組采用工藝D：620℃×1h+610℃×1h+590℃×2h+570℃×3h+560℃×3h+540℃×2h六級回火。對應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，材料的剩磁沒有太大變化，矯頑力的差異較為明顯。隨著回火級數(shù)增加，矯頑力逐漸增大?；鼗鸸に嘋對應的樣品的矯頑力為18.78kA/m和19.41kA/m，符合矯頑力H c=15.91～19.89kA/m的要求，因此應采用工藝C的5級回火處理此批產(chǎn)品。

對回火工藝C的50個試樣的矯頑力進行檢測，并采用直方圖進行分析，如圖2所示。矯頑力的均值為17.28kA/m，標準差為1.54kA/m，標準差反映了任一過程或產(chǎn)品特性值相對于其均值的分散程度。標準差越小，說明該批產(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。