【摘 要】
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1J85软磁超坡莫合金主要在交流弱磁场下工作,作为信息转换或磁屏蔽设备的主要材料如电磁传感器和电磁屏蔽器等。1J85合金的工作环境决定了合金要有稳定的组织、高抵抗外界磁
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1J85软磁超坡莫合金主要在交流弱磁场下工作,作为信息转换或磁屏蔽设备的主要材料如电磁传感器和电磁屏蔽器等。1J85合金的工作环境决定了合金要有稳定的组织、高抵抗外界磁干扰的能力以及优异的软磁性能。国内的1J85合金系仿制日本的PC-80合金生产的,大多数企业的产品都能满足国标及客户对磁性能基本要求,但是其性能远远不能与日本的PC-80型合金及德国的Hyperm300型合金相比,尤其在初始磁导率μ0和矫顽力Hc方面差距更明显。因此,对影响1J85合金磁性能的相关因素及规律进行研究,探讨其影响机制并提出可行的工艺方案,对提升国内1J85软磁合金材料的市场竞争力具有重要的实际应用价值。本文以国内2个厂家和国外某厂生产的0.1mm厚1J85坡莫合金带材试样作为研究对象,从合金成分控制、纯洁度、合金组织以及合金晶粒度(包括熔炼工艺及热处理工艺)等角度对比了影响合金磁性能的相关因素及影响规律。通过热力学计算并结合实验验证了非金属夹杂物的类型,探讨了非金属夹杂物磁性能的影响机制,并对合金铸锭进行了非金属夹杂物变性处理探索性实验。主要研究结论如下:(1)采用修正磁性原子比理论优化了合金成份,当只考虑初始磁导率μi≥100m H·m-1时,计算出最适宜的合金成分为Ni80.1Cr0.5Mo5.2Mn0.5Al0.15Si0.23,同时考虑μi≥40m H·m-1且Bs≥0.8T的情况下,计算出的最适宜的合金成分为Ni80.60Mo4.83;(2)理论计算和实验分析显示,1J85合金中最容易形成的非金属夹杂物为Al2O3、Al6Si2O13、Mn3Al2Si3O12以及Mg O、Fe O和Ca O复合氧化物及硫氧化物(含少量的Fe S和Mn S),,主要为镁铝尖晶石类、单一硫化物类、包裹类硫氧化物等。对比不同产地样品的非金属夹杂物类型和磁性能发现,国内样品中以氧化铝为主的镁铝尖晶石类夹杂所占比例大,磁性能比国外样品差;而国外样品硫氧化物包裹类夹杂占比大,点阵畸变小一些,因此合金磁性能高;(3)随着1J85合金中非金属夹杂物数量增多,特别是合金中尺寸小于1μm的非金属夹杂物数量增多,由于其尺寸与磁畴尺寸接近,产生的退磁场会形成新的杂乱磁畴结构,磁畴壁移动阻力大,合金的磁性能变差;(4)1J85合金的组织为单一奥氏体组织,国外样品的组织更均匀。研究发现,当合金晶粒度从2.5增大到4.5时(晶粒尺寸从151μm到75.5μm),合金的初始磁导率从280.9m H·m-1降低到71m H·m-1,最大磁导率从858.3m H·m-1降低到265m H·m-1,合金的矫顽力从0.417A·m-1升高到0.9A·m-1,最大磁感应强度变化不大。增大合金退火时间,有助于增大晶粒尺寸,减小晶粒度。通过热力学分析及实验研究,得出了影响1J85合金的磁性能的因素及影响规律,并据此给出了冶炼和热处理工艺改进方法和建议。
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