● 摘要
等原子比Fe-Co合金体系由于具有高饱和磁感应强度、高居里温度、低矫顽力与交流损耗等优异的软磁性能,一直以来受到广泛关注。然而在特定环境下应用时,服役温度一般达550-600 ºC,因而要求合金在该温度范围不仅保持优良的软磁性能而且具有良好的强度与延展性。本论文针对FeCo-2V基合金,研究不同添加元素与热处理工艺对高温力学与磁学性能的影响规律,揭示组织结构与性能之间相互关联性,同时还研究了附加磁场热处理对合金性能的影响,以获得高温应用中力学与磁性能匹配的FeCo-2V基合金,具有科学意义与应用前景。
本课题首先经过熔炼、热轧、冷轧等工艺制备了FeCo-2V、FeCo-2V-0.5Cr 与 FeCo-2V-0.3Cr-0.2Mo合金,通过研究添加元素与热处理工艺对FeCo-2V基软磁合金组织结构与高温性能的影响规律,揭示了析出相与有序度对合金高温强度、塑性以及高温矫顽力的影响机制,在此基础上,获得了磁场热处理对合金性能的影响规律。
针对添加元素与热处理工艺对合金的高温力学性能的影响研究表明:Mo元素对合金的高温力学性能的增强作用强于Cr元素,同时合金的高温力学性能主要受合金的有序度及析出相的影响,合金经过800ºC热处理后,测试温度为600 ºC时,FeCo-2V-0.5Cr合金的抗拉强度为432 MPa,延伸率为30 %,而FeCo-2V-0.3Cr-0.2Mo合金的抗拉强度高达524 MPa,延伸率为28 %。
针对添加元素与热处理工艺对合金的高温磁性能的影响研究表明:合金的矫顽力随着热处理温度的升高呈现先减小再增大的规律,在800 ºC热处理时合金的矫顽力最低,此时FeCo-2V-0.5Cr合金600 ºC时的矫顽力为1.8 Oe,而FeCo-2V-0.3Cr-0.2Mo合金600 ºC下的矫顽力为7.0 Oe。进一步淬火处理使合金的矫顽力进一步减小,而组织结构观察表明有序相同时得到了一定控制同时并无析出相产生,由此得到,相比于合金的有序无序转变,析出相对合金的矫顽力的影响更为显著。
为了进一步改善合金的软磁性能,针对500 ºC下附加磁场热处理对合金性能的影响进行了研究,首先获得了无附加磁场真空热处理时间对合金性能的影响,发现在800ºC热处理时间为2 h时,合金性能最为优异。再此基础上,针对800 ºC经 2 h热处理的合金进行了附加磁场热处理,发现磁场热处理对力学性能的影响不大,而对磁学性能的影响较明显,发现冷却过程中撤离磁场温度越低,越有利于抑制损耗的增加,并且在500 ºC保持30 min即可获得最佳的降低矫顽力效果,磁场热处理后合金的矫顽力下降至1.6 Oe。