1J85合金是一种软磁合金,一般被称作超坡莫合金。该合金在较低的磁场中具有较高的初始磁导率p和最大磁导率μi,且饱和磁感应强度Bs和较低的矫顽力Hc,易于处理成薄带。
在弱磁场中,应用最广泛的是磁头、铁芯、磁导体、磁屏蔽、传感器等。一种1J85带材的磁性质,可以满足国家标准YB/T-的需求,但是相对于高性能国产产品和进口料,仍有一定的差距(参见表1)。因此,探索一种改进1J85磁特性的工艺因素,增强其市场竞争力,具有十分重要的意义。
主要因素是1J85合金磁特性的主要因素,如化学成分、表面质量、合金纯净度和热处理工艺。在含有镍w为72%一83%的Ni-Fe合金中,现有的磁性能值是(HypermMaximum合金0.1毫米的环带,4mA/cm,50Hz),m(50Hz),Hc0.4A/m,m最高达以上。从磁化的角度来看,要得到高磁导率,就需要将磁晶的各向异性常数k1、饱和磁致伸缩常数λs等因素有关。与此同时,零愈趋于零。Ni-Fe合金,k1和λs的大小不依赖于组分,而且与NigFe的有序性无序相关。采用热处理技术对合金内的有序性进行控制,从而达到降低磁晶体的k1和饱和磁致伸缩常数λs。与此同时,所得到的磁导率是切实可行的。日本学者提出,在控制技术条件下,对PC合金的晶粒进行粗大化,从而可以改善PC坡莫合金的磁性。
1试验方法
1.1试样
本研究采用ZG-真空感应炉熔融的1J85合金,其化学组成与YB/T-相吻合。合金浇注为锭,锻成坯,然后由1℃热轧为4.0mm,再酸洗,冷轧轧。冷轧的工艺流程为4.0mm带坯→四混轧机初轧至1.2mm→kW光亮退火炉中间退火→纵剪机去毛边→四混轧机轧至成品0.1mm×mm或者0.35mm×mm的带材。中间退火温度为℃,采用通H2连续退火,连续退火速度为3m/min,终轧压下率为60%。
1.2试样的制备及测量方法
取0.1mm×10mm×3m及0.35mm×10mm×3m的1J85合金带﹐用MgO电泳涂层,卷成环形样品。在高纯氢气条件下,磁场退火是磁场退火的。采用冲击方法测定它们的静态磁特性。通过对不同厚度的试件,采用不同的退火性进行分析。
1.3试验方案
1J85合金带,原最终热处理制度为1℃高纯H2中保温3h,随后以℃/h的冷却速度降温至℃,随炉冷却到℃出炉。尽管提高退火温度,磁导率会提高,矫顽力会降低,但是如果温度太高,则会导致磁导率下降,所以在实验中,最终温度的退火温度是1℃。角聪信指出,5Mo坡莫合金的居里点约为℃,-℃之间有一个使各向异性常数为0的适当的热处理温度。而这类合金在~℃对回火制度十分敏感,要获得较高的磁导率,中温保温温度不能低于此值。试验中二次退火温度选择在℃。
(1)厚度为0.1mm合金的热处理制度
图1方案①为原热处理制度﹔方案②在原热处理制度基础上增加℃中温退火2h,随炉冷却到℃出炉;方案③℃后拉出高温区快冷,冷却速度为约℃/h,冷却到℃出炉﹔方案④为方案①基础上增加1℃高纯H2中保温时间至5h;方案⑤为方案④基础上增加℃通H2保温1h,然后快冷吹风,冷却速度约℃/h,冷却到℃出炉。
(2)厚度为0.35mm合金的热处理制度
图2方案①为原热处理制度增加高温保温时间至5h;方案②为1℃高纯H:中保温5h,随后以℃/h的冷却速度降温至℃,拉出炉体,快速冷却(℃/h),到℃出炉;方案③为方案①基础上增加高纯H2中℃二次中温退火1h,然后快冷吹风,冷却速度约℃/h.冷却到℃出炉。
2结果与讨论
2.1热处理方案对磁性能的影响
对于厚度为0.1mm的1J85合金带,方案②、③、④、⑤与原热处理方案相比的结果见图3、图4。方案②、③与原方案的对比结果显示,利用C以下快速冷却的热处理方法,可以有效地改善初始磁导率和最大磁导率。Ni-Fe合金、k1、λs。其大小不依赖于组分,而且与Ni、Fe的有序性相关。NigFe的有序一无序转换温度大约在-℃,因此在降温期间,℃下迅速冷却对k1和s有明显的影响。
另外,0.1毫米的1J85合金带,采用方案①、④、⑤的比较表明,提高高温退火时间对磁特性有显著的提高,这主要是因为提高退火时间能使组织和组分更加均匀,并能使晶粒变得粗大。在1J85合金中,从高温冷却时,℃下快速冷却,可以加快磁导率,但冷却过程中经常会造成大量的应力,进而影响到磁导率。而在方案⑤中,由于采用了℃二次温度退火的热处理机制,克服了内应力,因此与方案④相比,提高初始磁导率,提高最大磁导率μm不明显。
对于厚度为0.35mm的1J85合金带,方案②.③与方案①的对比结果见图5、图6。结果显示℃后快速冷却及℃通H2二次退火1h对初始磁导率μ0.08的影响效果显著,这与厚度为0.1mm的1J85合金带的试验结果是一致的。而对于最大磁导率,而言,方案②.③相比,℃通H2二次退火对磁性能有良好的改善,可以将μm由290提高到360(炉号)。
(2)合金成分对磁性能的影响
对于高Ni坡莫合金,要获得高初始磁导率,主要是使k和入。同时趋近于零。K1和λs。强烈地依赖于成分,而且k1对~℃温区的冷却速度或等温回火温度十分敏感。因而,若使k1和λs。同时趋近于零,必须把合金成分和热处理恰当地结合。合金成分符合YB/T-,镍含量w为80.0%~81.5%,钼含量5.0%~6.0%。由试验结果可见,钼含量高的炉号(Mo5.68%、Mo5.75%)提高冷却速度并没有明显提高初始磁导率,而炉号的最大磁导率反而降低。这说明少量Mo使有序化转变温度降低,对该合金中有序化起到了一定的抑制作用,无须快冷也可以获得较高的磁导率。而快速冷却使内应力增大,影响磁导率。因而对于Mo含量高的合金,可以在炉冷条件下获得较高的磁导率。
采用℃以下快速冷却的热处理方案对合金成分Ni高Mo低的炉号(Ni81.12%,Mo5.13%;Ni81.29%,Mo5.09%;Ni81.24%,Mo5.18%)的μ0.08提高显著。可以将炉号的μ0.08由65提高到160(0.1mm),炉号的μ0.08由100提高到180(0.1mm),炉号1μ0.08由提高到100(0.35mm)。这可能与有序化转变有关,快速冷却降低了有序化度。因此对于1J85合金,当成分含量为Ni高Mo低时,快冷有利于获得较好的磁导率。
3结论
(1)对厚度为0.1mm的1J85合金带﹐采用℃以下快速冷却的热处理方案,对初始磁导率和最大磁导率有一定的提高。增加高温退火时间及采用℃二次中温退火,然后快速冷却的热处理制度﹐对初始磁导率的提高较显著,可以将μm0.08提高到180,对最大磁导率μm。提高不显著。
(2)对厚度为0.35mm的1J85合金带,采用℃后快速冷却及℃通H2,二次退火1h,对初始磁导率μ0.08的影响效果显著,炉号的μ0.08由提高到130。而对于最大磁导率μm而言,方案②、③相比可见,℃通H2二次退火对磁性能有良好的改善,可以将μm由290提高到360(炉号)。
(3)对于Mo含量高的合金(炉号Mo5.68%、炉号Mo5.75%),提高冷却速度并没有明显提高磁导率,因而可以在炉冷条件下获得较高的性能。
(4)对合金成分Ni高Mo低的炉号(炉号Ni81.12%,Mo5.13%,炉号Ni81.29%,Mo5.09%,炉号Ni81.24%,Mo5.18%),快冷有利于获得较好的磁导率μ0.08可以将炉号的μ0.08由65提高到160(0.1mm),炉号的μ0.08由100提高到18(0.1mm),炉号的μ0.08由提高到130(0.35mm)。
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