1J50软磁合金的温度稳定性研究.pdf

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2014年第16期(45)卷
文章编号:1001-9731(2014)16-16030-03
1J50软磁合金的温度稳定性硏究
周安若,马毅龙,陈登明,李宁2,曹翀2,李春红
重庆科技学院治金与材料工程学院,重庆401331;2.解放军驻307厂军代室,南京210006
摘要:1J50铁镍軟磁合金由于具有优异的软磁性境温度的变化规律,并从理论上分析温度导致其磁性
能常用作航天领域的精密磁元件。为了更好地实现器能变化的原因。
件的精密控制,研究了1J50软磁合金的磁性能随温度
由-70~170℃的变化规律:其饱和磁感应强度Bs
2实验
剩磁B。、磁各向异性常数K。及矫顽力H。均随温度
所用1J50软磁合金为冷轧板材,将该软磁合金进
的升高逐渐下降;但由于温度升高,合金饱和磁化强度行高温氢气热处理,在1130℃保温4h,并分步冷却
大幅下降,且合金内应力逐渐得以释放,因此初始磁导至室温。而后将试样加工成标准圆环样品,外径
率随温度升高而升高。温度升高时,合金矫顽力下降40mm,内径32mm,厚度为4mm,如图1所示。采
且初始磁导率增大,有利于提高软敝性能,但合金
用MATS2010SA软磁测试仪对样品进行磁性能测
磁感应强度明显下降因此针对特定的环境需综合考试,测试仪器主要参数为初级线圏N1=50,次级线圈
虑合金的磁性能变化。
N2=10,H、=4000A/m
关键词:1J50;软磁合金;磁性能;温度稳定性
中图分类号:TF124.39
文献标识码:A
D(OI:10.3969/j.isn.1001-9731.2014.16.007
B A
提高软磁材料的磁性能和温度稳定性对制备高性
能电器元件至关重要,为此人们不断在努力研制新的
A=40 mm 5=32 mm c=4 mm
软磁材料,而非晶及纳米晶金属软磁材料由于具有较
图1测试样品的示意图
为优异的综合软磁性能而受到大家广泛关注,且尤为
Fig I Schematic diagram of test sample
关注其居里温度提高和温度稳定性的改善1。尽管
利用低温箱及高温箱提供环境測试温度,在
非晶或纳米晶金属软磁材料具有较好的磁性能,但传一70~170℃的范围内,每隔10℃测试一次磁性能。
统铁镍软磁合金由于具有特殊磁性能而无法被取代。即先将标准样品放人低温箱中?降温至-70℃并保温
1J50软磁合金是一种具有高磁导率、低剩磁和矫顽力30min后在此环境中对样品进行磁性能测试。同样
的软磁合金,其标准成分配方中,Fe和Ni各占约的,高温测试时,将样品放入烘箱中,待温度升至设定
50%。由于此类合金其有窄而陡的磁滞回线,在弱磁温度时保温30min片再测试。利用 Olympus GX71
场中具有很大磁导率和很小的矫顶力,因此其在变压型金相显做镜对处理前后的组织进行观察;利用DX
器、磁屏蔽、磁头、航空航天精密控制仪表等领域有广2700型X射线行射仪对处理前后物相进行检测分析
泛应用。此外,1J50合金的加工性能好,可制成各种
结果及分析
形状复杂、尺寸要求精确的元件,因此其常被用作航天
领域的精密磁元件
3.1磁导率的变化
在航空航天领域,其高可靠性和高稳定性至关重
1150磁导率的变化包括起始磁导率和最大磁导
要,这就对材料的性能提出了苛刻的要求,比如要求抗率,图2为起始磁导率及最大磁导率随温度的変化
高低温冲击、抗震动、耐腐蚀等。然而,磁性材料的
由图2可知,常温下1J50的起始及最大磁导率分別为
个重要特点就是磁性能随温度会发生变化,且不同成6.8和49.5mHI/m。当温度由室温降低至一70℃时,
分、不同种类的合金磁性能随温度变化的程度不同
起始磁导率大幅下降,而最大磁导率则迅速增加,由原
目前关于1150软磁合金温度稳定性的研究尚未报来的49.5mH/m増至56mH/m当温度由室温逐
道。为该材料在航空航天领城的应用提供设计的理论渐增至170C时?起始磁导率大幅升高?由室温时的
依据,本文采用标准1J50合金,研究了其磁性能随环6.8mHI/m增至9mHI/m:但最大磁导卒変化较小,其
基金项目:国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51201191);重庆市自然科学基金资助项目(cstc2012jA50004)
收到初稿日期:2014-04-13
收到修改稿日期:2014-06-11
通讯作者:马毅龙,E-mail:yilong163.com
作者简介:周安若(1968-),男,重庆人,讲师,从事磁性功能材料研究
周安若等:1J50软磁合金的温度稳定性研究
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由室温时的49.5mH/m缓慢増至50mH/m。由此1615和755mT;而当温度由室温升至170℃时,合金
可见,随着温度由一70℃増至170℃,合金的起始磁的Bs及B,逐渐减小,分別降至1407和434mT.
导率和最大磁导率有着完全不同的变化趋势
3.3磁各向异性常数及矫顽力的变化
图1为1.J50合金在不同温度下的磁各向异性常
数(K)及矫顽力(H.)随温度的变化。由图4可知,室
温时合金的K和H、分別为216.5J/m2和6.4A/m
当温度由室温逐渐降低时,磁各向异性常数和矫顽力都
逐渐增大,当温度降至一70℃时,K。増至284.4J/mi
而。增至7.1A/m。当温度由室温逐渐升高时,Kn
和H。逐渐下降,当温度升至170℃时,其分別降至
100-50050100150200
113.2J/m3和4.8A/m。值得注意的是,K。,随温度
Temperature/℃
(a)起始磁导
呈现明显的线性下降趋势。
∈52
こ50
200
8
empe
100150200
()最大磁导率
Temperature/℃
图2起始磁导率及最大磁导率随温度的变化
7.5
Fig 2 Initial and maximum permeability at different
temperature
6.5
3.2最大磁感应强度及剩磁的变化
≤6.0
图3为1J50合金在不同温度下的最大磁感应强
度(Bs)及剩磁(B,)的变化。
5.5
1650
5.0
4.5
1600
Temperature/C
1550
图4磁各向异性常数及矫顽力随温度的变化
Fig 1 K. and H. of 1J50 alloy at different tempera
ture
3.4结果分析
图5为1150合金分別经-70及170℃处理后的
-10050050100150200
Temperature/C
金相图。由图5可知,合金在此温度范围内无明显显
800
微结构改变。合金晶粒尺寸无变化,均为200m左
750
右。这表明,合金磁性能随温度的变化不是由微观结
构的变化引起的,而是与其内禀磁性变化有关。
650
由B=(H+M)可知,饱和磁感应强度主要由
饱和磁化强度M决定。对于温度远低于合金居里温
500
度的情况,其饱和磁化强度与自发磁化强