1J22高饱和磁感应强度软磁合金.docx

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1J22高饱和磁感应强度软磁合金高饱和磁感应强度软磁合金1J22高饱与磁感应强度软磁合金简介一、软磁合金简介1.1软磁合金简介软磁合金（softmagneticalloy）就是在弱磁场中具有高得磁导率及低得矫顽力得一类合金,在外磁场作用下容易磁化,去除磁场后磁感应强度又基本消失得磁性合金。

这类合金广泛应用于无线电电子工业、精密仪器仪表、遥控及自动控制系统中,综合起来主要用于能量转换与信息处理两大方面,就是国民经济中得一种重要材料。

其磁滞回线面积小而窄,矫顽力一般800A/m,电阻率高,涡流损耗小,导磁率高,饱与磁感高。

一般都加工成板材与带材,熔融法制备,主要用作电器、电信工业中得各种铁芯元件（如变压器铁芯、继电器铁芯、扼流圈等）。

常用软磁合金有低碳电工钢、阿姆科铁、硅钢片、镍铁软磁合金、铁钴软磁合金、铁硅软磁合金等。

1.2软磁合金得物理性能软磁合金得磁滞回线面积小且窄,矫顽力（Hc）一般10Oe（1Oe79、6A/m）。

软磁合金得主要磁特性就是:

1矫顽力（Hc）与磁滞损耗（Wh）低;2电阻率（）较高,涡流损耗（We）低;3起始磁导率（0）与最大磁导率（m）高;某些合金在低磁场范围内磁导率（B/H）保持恒定;4饱与磁感（Bs）高;5某些合金磁滞回线呈矩形,矩形比即剩磁/最大磁感（Br/Bm）高。

这些磁性能同合金得结构状态与成分密切相关。

合金中得碳、硫、氮与氧等杂质对磁性特别有害,因为它们使晶格畸变,难以磁化,碳与氮还会引起磁时效现象。

软磁合金一般要求成品晶粒尺寸大,以便降低Hc与Wh值。

一般铁磁性金属得磁性随晶轴方向不同而异,如铁得方向易于磁化,方向难于磁化。

因此控制晶粒取向可以在材料得特定方向获得更好得磁性能。

铁得电阻率（）低,添加某些合金元素可以提高值,加硅与铝得效果最为明显。

在铁中加入任何合金元素（除钴外）,都会使它得饱与磁感Bs降低。

1.3软磁合金得发展与分类19世纪末用低碳钢板制造电机与变压器铁芯。

1900年磁性更高得硅钢片很快取代了低碳钢,用来制造电力工业得产品。

1917年出现了Ni-Fe合金以适应当时电话系统得需要。

后来又出现了具有不同磁特性得Fe-Co合金（1929）、Fe-Si-Al合金（1936）与Fe-Al合金（1950）以满足特殊用途。

中国于1953年开始生产热轧硅钢片。

50年代末开始研究Ni-Fe与Fe-Co等软磁合金,60年代陆续开始生产一些主要得软磁合金。

70年代开始生产冷轧硅钢带。

软磁合金可分为低碳电工钢与阿姆科铁、硅钢片、镍铁软磁合金、铁钴软磁合金、铁硅铝软磁合金等,在电力工业方面,主要采用在较高磁场下具有高磁感与低铁芯损耗得合金。

在电子工业方面,主要采用在低或中等磁场下具有高磁导率与低矫顽力得合金。

在高频下则须采用薄得带材或更高电阻率得合金。

一般都用板材或带材。

表1软磁合金牌号及用途序号软磁合金分类牌号执行标准用途1镍铁软磁合金1J46,1J50,1J54,1J76,1J77,1J79,1J80,1J85,1J86,1J34,1J51,1J52,1J65,1J66,1J67,1J83,1J403GBn198-88大部分用于弱磁或中等磁场工作得小型变压器,脉冲变压器,继电器,互感器,磁放大器,电磁离合器,扼流圈铁芯及磁屏蔽2磁温度补偿合金1J30,1J31,1J32,1J33,1J38GB/T15005-94电磁回路与永磁回路中得磁分路补偿元件3耐蚀软磁合金1J36,1J116,1J117GB/T14986-94在氧化性介质与肼类介质中工作得电磁器件4高硬度高电阻高磁导合金1J87,1J88,1J89,1J90,1J91GB/T14987-94用于制作录音机与磁带机磁头芯片以及微特电机变压器,传感器,磁放大器等各种高频电感元件铁芯5磁头用软磁合金1J75,1J77C,1J79C,1J85C,1J87C,1J92,1J93,1J94,1J95YB/T086-1996用于制作磁头外壳,芯片,隔离片6高饱与磁感应强度软磁合金1J22GB/T15002-94电磁铁极头,电话耳机振动膜,力矩马达转子1.4Fe-Co基软磁合金得发展与应用为了获得更加优异得综合性能,Fe-Co合金作为软磁材料从合金微观组织形态上经历了从晶态组织到非晶纳米晶组织得发展过程。

其合金成分也随之发生了由二元合金到多元合金得演变。

1.4.1传统得Fe-Co晶态合金Fe-Co二元晶态合金由3种物相组成,即体心立方（bcc）无序晶体结构、体心立方（bcc）相及面心立方（fcc）相。

研究已表明,含35%Co得Fe-Co合金饱与磁通密度Bs达到最大值,其Bs值可达2、45T,居里点约为900,而且,Fe-Co合金得居里点随其钴含量得增加而提高。

约含50%Co时居里点最高,为980,此时,合金得磁晶各向异性常数K1值接近于零,具有最高得磁导率。

但就是,Fe-Co晶态合金涡流损耗较高,只适于在直流与低频条件下使用,目前主要用于航空发电机与电动机、大功率脉冲变压器铁芯等。

1.4.2Fe-Co基非晶软磁材料随着非晶制备技术得发展与对非晶合金软磁性能得不断认识,Fe-Co非晶合金逐渐得到了材料研究者得特别关注与深入研究。

按照Inoue提出得非晶形成3条经验法则,研究者在Fe-Co二元晶态合金中添加约20%（原子分数）不同配比得Si、B、C、P等类金属非磁性元素用于提高合金得非晶形成能力,其余约80%为Fe、Co、Ni等磁性元素作为基体合金,从而研制出了Fe-Co基非晶软磁材料。

由于受非晶形成能力与制备过程中传热得限制,目前只能获得低维产品,工业应用得Fe-Co非晶软磁合金材料主要就是通过对粒状、带状等低维非晶材料进行热挤压、热轧、热锻等后续加工来获得各种形状得产品。

虽然,Fe-Co基合金非晶带材已经广泛用于各种变压器与电感器,成为电力、电子与信息领域不可缺少得重要基础材料。

但就是其形状特征在某些方面也始终限制着它得许多应用。

随着块体非晶材料制备技术得不断创新与发展,大体积块体非晶材料得出现为扩大Fe-Co非晶软磁合金得应用提供了基础。

然而,与其它非晶态合金一样,Fe-Co基非晶软磁材料由于非晶态处于非平衡态,具有向平衡晶态转化得趋势,这种不稳定性限制了它得应用范围,一般只能在较低得温度下使用,因而提高非晶合金得稳定性已就是当务之急。

同时,Fe-Co基非晶合金材料得矫顽力与高频损耗还有待于进一步降低,并且也存在脆性与可加工性差得缺点。

1.4.3FeCo纳米晶软磁材料1988年日本人Yoshizawa在FeSiB合金基体中加入少量Cu与Nb,首先利用熔体急冷法制备出了非晶态合金,随后经过热处理得到了高磁导率、低损耗、低磁致伸缩得Fe基纳米晶材料（商品名为FINEMET）。

虽然,由于其优异得软磁性能,Fe基纳米晶材料受到了各国材料科学工作者与产业界得关注。

但就是由于Fe基纳米晶合金较低得居里温度（TC300）,限制了其在高温情况下得应用。

20世纪90年代末期,Willard用Co部分替代FeZrBCu非晶合金（商品名为NANOPERM）中得Fe得到了纳米晶非晶共存得FeCoZrBCu合金（商品名为HITPERM）。

由于该合金中非晶相与纳米晶相居里温度得提高,使材料得高温性能明显得到改善,使用温度可达600。

此后,Fe-Co基纳米晶合金得到了快速发展与应用。

1.5本文得目得1J22合金就是一种具有较高得饱与磁化强度、磁导率、居里点、较低得矫顽力以及损耗小等优点得软磁合金,它适用于制造要求体积小、重量轻得元器件。

已广泛用于飞行器电源变压器与机载雷达变压器、电磁铁极头、微电机转子、继电器、换能器、耳机振动膜等。

2015年10月份我司发展部了解到某公司有1J22合金带材得需求,而我司并不具备1J22合金得生产经验,对这种合金得了解与技术积累基本就是一片空白。

本文将从发展与应用、理化性能、加工工艺等方面系统得介绍1J22合金,为我司实现1J22合金得生产加工提供指导。

二、1J22高饱与磁感应强度软磁合金简介2、11J22合金牌号高饱与磁感应强度软磁合金中国国家标准中规定得牌号为1J22（Co50V2）,其她国家得类似牌号就是AFK502（法国）,49（俄罗斯）,Permendur49（英国）,UNSR30005（美国）,Supermendur（美国）,HiperCo50（美国）。

2、21J22合金得化学成分表21J22化学成分（%）合金牌号CMnSiPSCuNiCoVFe不大于1J220、040、300、300、020、020、200、5049、051、00、81、8余量备注:

根据GB/T15002-19942、31J22合金得物理性能表31J22物理性能合金牌号电阻率m密度g/cm3居里点饱与磁感应强度,T饱与磁致伸缩系数,10-6弹性模量,GPa抗拉强度,Mpa硬度冷硬态软态冷态硬HRC软态HRB1J220、48、29802、4560100216表41J22经热处理后得磁性能合金牌号成品类型在不同磁场强度（A/m）时得磁感应强度（T）矫顽力Hc（A/m）B400B800B1600B2400B4000B8000不小于不大于1J22冷轧带材1、61、82、02、12、152、2128丝材、锻2、052、152、2144（轧）材备注:

根据GB/T15002-1994表51J22在不同厚度时得铁损（W/kg）厚度/mmf/Hz磁通密度PP1、5P1、7P1、9P2、0P2、10、1503、544、744、405、935、497、526、329、058、2911、840030、153931、548、642、558、448、763、255、569、480062、782、478、3102、194、5122、5103131、5114、1153、1100074、6105、991、7132110、9158、3122173、1138、8197、80、2503、684、034、594、995、776、626、77、878、339、8440035、236、343、745、250、456、558、464、264、077、680084、787、7106、5110、8130、6138、2144156、1157、01791000115、2121、4146153、1182192、3198210、82222410、3503、794、194、665、305、486、956、299、277、009、7540045、151、356、965、170、279、677、588、485、799、8800125、1145161、1188204233227258241290、51000177、5206234266297334332374369、54342、41J22合金得尺寸及允许偏表51J22尺寸及允许偏差备注:

根据GB/T15002-19942、51J22合金得技术标准GB/T15001-1994软磁合金尺寸、外形、表面质量、实验方法与检验规则GB/T15002-1994高饱与磁感应强度软磁合金技术条件A801/A801M-99UNSR30005与K92650锻造铁钴高饱与磁感应强度软磁合金规范2.61J22合金得应用1J22就是高饱与磁感应强度铁钴钒软磁合金,就是现有得软磁合金中饱与磁感应强度最高得（Bs=2、45T）,饱与磁致伸缩系数最大（6010010-6）,居里点也很高（980）,就是居里点最高得软磁合金。

由于饱与磁感应强度高,在制作同等功率得电机时,可大大缩小体积,在作电磁铁时,在同样截面积下能产生大得吸合力。

由于居里点高,可使该合金能在其她软磁材料已经完全退磁得较高温度下工作,并保持良好得磁稳定性。

由于有大得磁致伸缩系数,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、4m）,不宜在高频下使用。

通过加入1、41、8得V元素,大大得改善了该合金得冷加工塑性,但V得加入降低了磁性。

由于1J22合金具有上述特点,因此,她被用于要求高Bs（磁感应强度）、高s（饱与磁致伸缩系数）与低频、高温下使用得铁磁原件。

如电磁铁极头,磁控管中得端焊管,电话耳机耳膜振动膜,力矩马达转子、微电子转子、磁致伸缩换能器铁芯、电源变压器、继电器、换能器等。

1J22铁钴钒软磁合金已生产、使用多年,性能稳定,材料较成熟。

成品规格主要就是热轧材、锻材、冷拉丝、冷轧带。

但1J22合金同时存在价格较贵、易氧化、加工性能差等缺点,一定程度上限制了其使用范围。

三、1J22合金得生产工艺3、11J22合金得冶炼与铸造1J22合金熔炼与铸造工艺采用真空感应炉（VIM）熔炼。

生产过程中如采用全新料冶炼时,由于含Co量高,气体较多,冶炼时很容易产生钢液溅射得现象,造成化学成分难于控制与粘结坩埚。

因此在冶炼时可配入4050%得返回料可以减少钢液得喷溅。

配入得C也需在装料时全部加入坩埚中,这样可以避免在精炼时加C造成大量气体上升与钢液沸腾喷溅。

从采用不同返回比试制软磁合金1J22热轧带材得研究一文中可以瞧出,采用不同得返回比而制定得与其相应得工艺可以生产出符合GB/T15001-94与GB/T15002-94标准得1J22合金热轧带材,且用不同得返回比生产出来得带材其性能也非常接近。

随着返回比得增大,其带材成本也大幅下降。

同时,如果全部采用全新料冶炼,锻造时容易出现肉眼可见得小裂纹,原因如下:

全新料熔清后浮在钢水面上得炉渣较多（全新料加入得钒铁较多,而钒铁中得夹杂物较多,会形成较多得炉渣）,而这些炉渣在真空浇注时残留在真空锭得表面,真空锭虽经剥皮并经局部打磨,但残留得个别未彻底清除微细缺陷在锻造时,容易产生应力集中而出现微小裂纹。

3、21J22合金锻坯得表面处理1J22合金锻造后,锻坯进行修磨时,往往产生锻坯表面发纹或网裂,严重影响后续产品得质量。

产生得原因主要就是1J22合金在900930附近发生相转变,但就是在470640区间也会有相析出（+）,采用砂轮修磨时往往因为局部过热,锻坯表面局部会出现发蓝现象,这会导致析出相,使锻坯得局部内应力增加,塑性降低,产生表面发纹。

锻坯产生发纹得地方,愈就是加重修磨,发纹愈就是严重。

所以在锻坯表面处理时可以采用轻微得修磨量或者用刨床去皮。

3、31J22合金得热加工及淬火工艺3、3、11J22合金得热轧工艺1J22合金热加工塑性良好,锻坯加热温度为11601180,保温时间1520分钟,终轧温度大于850。

热轧最终厚度一般控制在2、02、3mm左右。

热轧带太厚,影响了热轧带得淬透性,在后续得冷轧过程中容易出现脆断与边裂;如热轧带太薄,又会影响到热轧得厚度精度及板形难以控制,影响到后续得冷轧加工。

3、3、21J22合金得淬火工艺1J22合金在冷加工前必须进行淬火,淬火温度一般控制在88015。

淬火得目得就是抑制相得有序化过程,改善冷轧加工性能。

1J22合金在900930附近发生相转变,当温度低于730时,产生有序化,形成FeCo超结构,无序得相转变为有序相（硬而脆,冷加工性非常差）,所以在730以下时要求快冷,尽量抑制相得有序化。

所以工业化生产时,为了提高淬火速度,提高热轧带得淬透性,降低脆性,改善冷加工性能,淬火介质一般采用冰水+NaCl（NaCl改善淬透性）。

但就是相得有序化就是非常快得,工业化得淬火冷却速度无法使相完全无序化。

3、3、31J22合金得淬透性检测1J22合金淬火后必须进行淬透性得检测,一般淬火带弯曲90o不断裂,说明淬透性良好,可以进行后续得冷加工。

如果淬火带弯曲90o出现断裂,说明淬透性不好,不能进行冷加工,必须进行二次淬火处理,待弯曲测试合格后方可进行后续得冷加工。

3、41J22合金得成品热处理制度1J22合金组织结构为体心立方晶格得单相固溶体,在900930附近发生相转变,当温度低于730时,产生有序化,形成FeCo超结构,无序得相转变为有序相。

软磁合金一般在露点不低于-40得净化氢气中进行热处理。

如要求真空退火时,应在余压不高于0、1Pa得真空中进行。

1J22合金得成品热处理制度见表6。

表61J22得热处理制度合金牌号加热温度,保温时间,h冷却制度备注1J2285090036以50100/h得速度冷却到750,然后以180240/h得速度冷却至300出炉适用于冷轧带材试样110036以50100/h得速度冷却到850保温3h,然后以130/h得速度冷却至700,再以200/h得速度冷却至300出炉适用于锻坯取得试样8504以50/h得速度冷却到750保温3h,然后以200/h得速度冷却至300出炉。

由保温开始（750）加12001600A/m得直流磁场适用于要求在低磁场下具有较高磁感应强度、较低矫顽力、较高矩形比得情况备注:

根据GB/T15001-1994四、1J22市场行情及成本分析1J22合金主要以锻件、棒材、热/冷带材、粉末等形式供货,一般不经热处理直接交货。

目前市场上生产1J22合金得厂家较少,市场需求也不就是很旺盛,但产品价格较高,棒材价格基本在4565万元/t左右,0、5mm以下得窄带在90万元/t左右。

从表6中得成本分析可瞧出,冷轧薄带得利润非常可观能达到60万/t左右。

表61J22合金板带生产成本分析合金元素熔炼锻造表面处理热轧淬火酸洗冷轧分切其她总成本FeCoV2326000备注:

表6中V元素按金属V得价格计算,如采用钒铁合金,成本可以更低。

五、1J22合金得生产及销售厂家简介5、1上海康晟特种合金有限公司（有现货坯料）上海康晟特种合金有限公司位于上海大学国家大学科技园嘉定基地,就是由上海市嘉定工业区立项申报审批,并由上海市环境保护局环评审核通过及上海市工商行政管理局颁发唯一具有高温合金、耐蚀合金、精密合金等特种合金得研发、生产执照资质得高新技术型企业。

主要设备有1、5吨气氛保护电渣炉、1、5吨真空感应熔炼炉、H-4540锯床、板带材四辊热轧机组、锻造电液锤、二十辊轧机（窄带）、电渣重熔炉、真空气淬炉、板带材冷轧六辊机组等。

5、2上海惠励特种合金有限公司（有现货坯料）上海惠励特种合金有限公司坐落于中国工业大都市上海市,成立于2004年,就是一家集冶炼、开发、生产高温合金、高镍合金、镍合金、耐蚀合金、因科合金、蒙乃尔合金、精密合金及各种特种合金材料于一体得高新技术生产型企业、公司拥有5吨10吨15吨20吨35吨真空与非真空感应炼钢炉,电渣炉与锻造。

产品有管材、棒材、板材、丝材、带材、法兰、锻件与管件等。

产品应用于石油化工、航空航天、船舶、能源、军工、电子、环保、机械以及仪器仪表等领域。

5、3丹阳市凯鑫合金材料有限公司（有现货坯料）丹阳市凯鑫合金材料有限公司就是专业生产与销售膨胀合金,纯镍合金、软磁合金、耐蚀合金、高温合金、高电阻电热合金、双金属带材得专业化厂家,其主导产品有:

铁镍钴玻封合金4J29、4J44、铁镍玻封合金4J42,4J48,4J50,4J52、铁镍低膨胀合金4J36,4J32,殷钢、瓷封合金4J33、4J34、铁铬玻封合金4J28、Kovar,Invar以及纯镍合金N6、Nickel200,Nickel201,镍铝合金Ni95Al5,软磁合金1J36,1J46,1J50,1J79,1J85、1J22;耐蚀合金monel400/monelK500、Inconel625/601/600/Inconel718/InconelX750/Incoloy800/800H/825/901/925/926、NS系列、哈氏合金系列、高温合金GH132、GH169、GH128、GH4145、GH3030、GH3039、GH140、GH3600、GH3625、高电阻电热合金N40/Cr20Ni35/Cr20Ni80、双金属带材5J20110/5J11、5J1480/5J18、5J1380、5J1580/5J16、5J1070/5J23等系列产品。

各系列产品严格按执行标准及用户要求生产,经过严格得检测合格后出厂。

生产设备:

真空感应炉、电渣重熔炉、真空热处理炉,拉拔、穿管、磨光、机加工等设备检测设备:

光谱分析仪、超声波探伤仪、金相显微镜、金属拉伸试验机、碳硫分析仪、高温蠕变与持久强度试验机。

5、4江苏阿力斯功能材料有限公司（有现货坯料）江苏阿力斯功能材料有限公司就是以研发、生产、销售为一体得高新技术型企业,综合实力强大,具备得天独厚得地域、资源共享优势。

产品种类有:

磁性材料、膨胀合金、耐蚀合金、高温合金、电阻电热合金、弹性材料、非晶纳米晶材料、钛及钛合金、测温材料、复合材料等精密功能材料。

公司占地30亩,现有员工200余人,拥有一批由各类专业技术人才组成得科研队伍与技艺精湛得高素质技术工人,可依据用户需求研制与开发各种新材料。

公司拥有冶炼（真空炉与中频炉）、中轧与精轧、二十辊轧机,拉拔、光亮退火炉、精密纵剪分条设备等一整套先进得生产设备及流程。

整个设备生产体系采取高标准设计,专业化管理。

原材料得选取与配料严格把关,利用先进得检测设备与检测手段、先进生产工艺得制定、过程品质得细节控制到成品出厂前检验,都严格管理精细操作。

产品广泛应用于航天、冶金、机械、电子、化工、能源、汽车等行业。

规格包括板材、带材、丝材（微丝）、冷拔材、管材、棒材、锻件、铸件与按图加工等等。

生产得产品符合国家标准与ROHS标准。

5、5北京钢铁研究总院（有现货坯料）钢铁研究总院创建于1952年,原为冶金行业最大最权威得综合性研发机构。

1999年转制为中央直属大型科技企业。

2007年初成为中国钢研科技集团公司得全资子公司与核心研发平台。

钢铁研究总院在中国工程院院士干勇为代表得领导团队带领下,秉承原有研发力量,在材料、工艺、测试三大领域不断创新与实践,成为行业国际一流研发中心。

作为我国冶金新材料得研发基地,钢铁研究总院承担了我国85%以上关键冶金新材料得研制任务,为两弹一星、长征系列运载火箭与神舟飞船等诸多国家重点工程研制生产了大量得关键材料,为我国得国民经济建设与国防建设做出了重大贡献。

近二十年以来,钢铁研究总院所属研究机构及国家级研究中心在材料科学、冶金工艺与工程、分析测试等领域共取得了4000余项科研成果,包括国家级奖励58项、省部级科技进步奖230项、授权专利240项（50%以上为发明专利）。

多年来,承担了50%以上冶金行业发展得关键、共性与重大前沿技术得开发任务。

5、6东莞市长安合圣模具钢材经营部（贸易商,有0、3mm现货）东莞市合圣特殊钢材有限公司成立于2007年,地处交通便利得广东省东莞市长安358省道旁,就是一家经营优质模具钢及金属材料公司,与国内外各大钢铁生产企业建立了紧密得合作关系,主要有:

（国内）宝钢、鞍钢、本钢、马钢、唐钢、武钢、抚顺、斗原、江阴;（进口）浦项、现代、东部;日本新日铁、JFE、川崎、神户、大同、富士,美国芬可乐、肯纳,台湾春保等。

公司主要经营:

模具钢、不锈钢、碳素钢、纯铁、工具钢、高速钢、切削钢、合结钢、弹簧钢、轴承钢、冷拉钢