铁钴钒软磁合金分析与研究

【材料论文】1J22铁钴钒软磁合金分析与研究1J22一、1J22概述

1J22是高饱和磁感应强度铁钴钒软磁合金，在现有软磁材料中该合金的饱和磁感应强度最高(2.4T)，居里点也很高(98℃)，饱和磁致伸缩系数最大(60～100×10-6)。由于饱和磁感应强度高，在制作同等功率的电机时，可大大缩小体积，在作电磁铁时，在同样截面积下能产生大的吸合力。由于居里点高，可使该合金能在其他软磁材料已经完全退磁的较高温度下工作，并保持良好的磁稳定性。由于有大的磁致伸缩系数，极适于作磁致伸缩换能器，输出能量高，工作效率也高。该合金电阻率低(0.27μΩ·m)，不宜在高频下使用。价格较贵、易氧化、加工性能差，添加适量镍或其他元素，可改善其加工性。1.1

1J22材料牌号

1J22(Co50V2)。1.2

1J22相近牌号

50КФ(俄罗斯)，Permendur(英国)，Supermendur(美国)，HiperCo50(美国)。1.3

1J22材料的技术标准

GB/T

15001-1994

《软磁合金尺寸、外形、表面质量、实验方法和检验规则》

GB/T

15002-1994

《高饱和磁感应强度软磁合金技术条件》1.4

1J22化学成分

见表1-1。表1-1%CMnSiPSCuNiCoVFe≤0.040.300.300.0200.0200.200.5049.0～51.00.80～1.80余量1.5

1J22热处理制度

冷轧带材试样：随炉升温到850～900℃，保温3～6h,，以50℃/h速度冷却到750℃，再以180～240℃/h速度冷却至300℃出炉，退火介质为露点不高于－40℃的氢气。

锻坯所取试样：随炉升温到1100℃±20℃，保温3～6h，以50～100℃/h速度冷却到850℃，保温3h，然后以30℃/h速度冷却到700℃，再以200℃/h速度冷却至300℃出炉，退火介质为露点不高于－40℃的氢气。

用于要求在较低磁场下具有较高磁感应强度、较低矫顽力、较高矩形比的材料：随炉升温到850℃±10℃，保温4h，以50℃/h速度冷却到750℃，保温3h,然后以200℃/h速度冷却到300℃出炉，在保温(750℃)开始加1240～1600A/m直流磁场，退火介质为露点不高于－40℃的氢气。1.6

1J22品种规格与供应状态

以冷轧带材、冷拉丝材，热轧（锻）扁材和棒材，不经热处理供应。品种规格、尺寸及允许偏差见表1-2，对尺寸有特殊要求的，由供需双方协议。

表1-2产品种类(δ或D)/mmB/mmL/mm≥产品种类(δ或D)/mmB/mmL/mm≥尺寸允许偏差尺寸允许偏差冷轧带材0.05～0.09

0－0.01560～1205000冷拉丝材

>0.49～0.09±0.03-->0.09～0.19

0－0.02500>0.90～3.00±0.04>0.19～0.25

0－0.03200>3.00～6.00±0.06>0.25～0.40

0－0.04200热轧（锻）扁材和棒材6.0～8.0±0.5-1000>0.40～0.70

0－0.05200>8.0～12.0±1.01000>0.70～1.00

0－0.06200>12.0～35.0±1.5250冷拉丝材0.10～0.19±0.01－－>35.0～50.0±2.0250>0.19～0.49±0.02>50.0～80.0±4.0250>80.0～100.0±5.01501.7

1J22熔炼与铸造工艺

采用真空感应炉熔炼。1.8

1J22应用概况与特殊要求

已生产、使用多年，性能稳定，材料较成熟。适宜做质量轻、体积小的航空、航天用电器元件，如微电子转子、电磁铁极头、继电器、换能器等。

二、1J22物理及化学性能

2.1

1J22热性能

见表2-1。表2-1[1]θ/℃20～10020～20020～30020～40020～50020～60020～70020～800α1/10-6℃-19.29.59.810.010.410.510.811.32.2

1J22密度

见表2-2。2.3

1J22电性能

见表2-2。2.4

1J22磁性能2.4.1

1J22居里点

见表2-2。2.4.2

1J22饱和磁致伸缩系数

见表2-2。表2-2ρ/(μΩ·m)ρ/(g/cm3)Tc/℃λθ/10-60.408.2098060～1002.4.3

1J22标准中规定的磁性能2.4.3.1

1J22不同厚度的典型静态磁性能见表2-3。表2-3[3]δ/mm在不同磁场强度(A/m)下的静态磁性能/THc/(A/m)≤B400B800B1600B2400B4000B80000.11.68～1.791.94～2.012.12～2.152.20～2.252.28～2.312.35～2.40120～1480.21.70～1.802.00～2.022.15～2.182.22～2.252.30～2.332.40～2.41115～1350.351.70～1.811.95～2.022.12～2.172.20～2.242.20～2.242.28～2.34123～1352.4.3.2

1J22不同厚度的铁损见表2-4。表2-4[2]δ/mmf/HzP/(W/kg)P1.5P1.7P1.9P2.0P2.10.1503.54～4.744.40～5.935.49～7.526.32～9.058.29～11.840030.15～3931.5～48.642.5～58.448.7～63.255.5～69.480062.7～82.478.3～102.194.5～122.5103～131.5114.1～153.1100074.6～105.991.7～132110.9～158.3122～173.1138.8～197.80.2503.68～4.034.59～4.995.77～6.626.7～7.878.33～9.8440035.2～36.343.7～45.250.4～56.558.4～64.264.0～77.680084.7～87.7106.5～110.8130.6～138.2144～156.1157.0～1791000115.2～121.4146～153.1182～192.3198～210.8222～2410.35503.79～4.194.66～5.305.48～6.956.29～9.277.00～9.7540045.1～51.356.9～65.170.2～79.677.5～88.485.7～99.8800125.1～145161.1～188204～233227～258241～290.51000177.5～206234～266297～334332～374369.5～4342.4.4

1J22不同厚度的动态磁化曲线及损耗曲线

见图2-1～图2-5d=0.35、0.2mm厚的试样清漆绝缘，d=0.1mm的试样为氧化镁绝缘。2.5

1J22化学性能

2.5.1

1J22抗氧化性能

易氧化。

三、1J22力学性能

3.1

1J22技术标准规定的性能3.2

1J22室温及各种温度下的力学性能3.2.1

1J22硬度

合金软态HRB90，冷硬态HRC35。3.2.2

1J22拉伸性能3.2.2.1

1J22抗拉强度

合金软态σb=490MPa,冷硬态σb=1323MPa。3.2.2.2

1J22规定非比例伸长应力[1]

合金软态σP0.2=343MPa。3.2.2.3

1J22断后伸长率

合金的断后伸长率δ=1%。3.3

1J22持久和蠕变性能3.4

1J22疲劳性能

3.5

1J22弹性性能3.5.1

1J22弹性模量

合金的弹性模量E=216GPa。

四、1J22组织结构

4.1

1J22相变温度

4.2

1J22时间-温度-组织转变曲线

4.3

1J22合金组织结构

该合金组织结构为体心立方晶格的单相固溶体，在900～930℃附近发生γ«α相转变，当温度低于730℃时，产生有序化，形成FeCo超结构，无序的α相转变为有序α′相。

五、1J22工艺性能与要求

5.1

1J22成形性能

合金经880℃左右快速淬火后，可以加工成薄带和细丝，带、丝可冲制、卷绕