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1、LNGTT88JJ永磁合合金工艺艺研究鄂志英 于玉林林（北京北北冶功能能材料有有限公司司，北京11000085）摘要介绍绍了LNNGT888J合合金的冶冶炼工艺艺、添加加元素及及反应时时间对柱柱晶生长长及磁性性能的影响响。圆形形样品经经过最佳佳磁场等等温处理理及分级级回火后后磁性能能达到：Br=1117mTT；Hc=1377 kA/m；(BH)maxx=1011 kJ/m3。关健词 LNGGT888J，柱晶，磁性能能The Ressearrch on thee Teechnnicss off LNNGT888J Perrmannentt MagnnetiicAllooyE Zhhiying,
2、YYU Yuulin（Beiijinng BBeiyye FFuncctioonall Maaterrialls LLimiitedd Coompaany，BBeijjingg 10001992）ABSTTRACCTThhis papper inttrodducees thhe eeffeect of melltngg trrchnnicss，addd rreacctioon ttimee onn thhe ggrowwth of collumnnar cryystaal aand maggnettic prooperrtieesoff LNNGT888J perrmannentt maagn
3、eeticc.aallooy.Thhe mmagnnetiic ppropperttiessof cyllindder sammplees aafteer ooptiimumm issothhermmal heaat ttreaatmeent in maggnettic fieeld as welll aas sstepp-teempeerinng ccan reaach:Br=1117mTT,Hcc=137 kkA/mm ,(BH)maxx=1001 kkJ/mm3.KEY WORRDSLLNGTT88JJ，collumnnar-cryystaal，mmagnnetiic pproppert
4、tiess 前言铸造柱晶晶AlNNiCoo合金已已广泛的的应用于于通信、电子及各种仪器仪表工业中。随着我国科学技术事业的不断发展和现代化先进技术、设备的大量使用，对铸造AlNiCo合金提出了向高矫顽力，高磁能化方向发展的要求。其指标如下：Br111000mT、HHc1288 kA/m、(BH)maxx88 kkJ/mm3。本文重点点研究冶冶炼工艺艺、添加加元素SS和C对高钴钴、高钛钛合金柱柱晶形成成及对磁磁性能的的影响。1 实验验方法将特定化化学成分分的合金金料经660 kkW高频频感应炉炉熔炼完完毕后，钢钢液立即即注入定定向模中中，进行行定向结结晶。合合金试样样经加工工、热处处理后，精精加工
5、成成100.005600.11的试样样，用NNIM220000F永磁磁性能标标准检测测系统，测测试永磁磁性能参参数。2 实验验结果与与讨论2.1 合金基基本成分分的确定定经过实验验，确定定一种含含Nb成成分的合合金供研研究，化化学成分分如表11所示:表1合金金的配入入化学成成分（质质量分数数，%）Tablle 11 Chhemiicl commpossitiionssof LNGGT888J aallooy（mmasss frracttionn。%）AlNiCoCuTiNbSCSi-CCuFe6.0/8.0013.00/155.037/4403.06/81.00.2/0.440.110.3余经
6、过初步步研究合合金获得得了如表表2所示示的磁性性能。 表2合金金的磁性性能Tablle 22 Maagneeticc prropeertiies of LNGGT888J aallooyBr（mmT）Hc（kkA/mm）(BH)maxx(kJ/mm3)11.113134.4899.5532.2 添加加元素对对合金柱柱晶的影影响冶炼工艺艺过程中中添加微微量元素素的顺序序、时机机（温度度）及反反应时间间、加Al后后的搅拌拌时间及及出钢温温度,其其他辅助措措施的应应用及操操作等都都会对柱柱晶的形形成与发发展产生生一定的的影响。改改变其中中一个因因素也可可能被其其他变化着着的因素素的影响响所掩盖盖。因
7、此此必须制制定科学学合理可可控制的的冶炼工工艺才能能获得发发达的柱柱晶。镰田、安安保对含含量为559%Ti的的AlNNiCoo系合金金S和C复合合加入对对柱晶生生长的影影响进行行了研究究，并获获取了良好的的柱晶。另据报导，Nb有促进柱晶生长，增大晶粒尺寸的作用，因而对提高合金磁性能是有利的。采用复合加入法,在加Al前向合金中加入S+C=0.4%0.5%，上述成分的合金柱晶长度长到了80mm以上。2.3 冶炼炼工艺对对柱晶生生长的影影响冶炼炉采采用600 kW高高频感应应炉进行行。Coo，Fe，Ni，Cu混混装入炉炉，以最最大功率率快速熔熔化炉料料，炉料料熔清后后升温至至16550时加入入FeS
8、S（FeeS中含含31%S，0.225%CC）。升温温至约117000时同时时加入SSi-CCa粉和和C粉。反反应060 s后加加入Tii，Nb，Al并并快速搅搅拌均匀匀，立即即把钢水水注入放放在铜质质水冷结结晶器上上的定向向砂模中中(定向向模模温温大于等等于14400，结晶晶器内水水压1MMPa)。快快速盖上上已加热热到11100以上的的保温帽帽，并向向定向模模盖上加加入5000 gg10000 g左右右的钛白白粉-铝铝粉混合合而成的的高温发发热剂。330 mmin40 mmin后后从铜质质水冷结结晶器上上取下定定向砂模模。产品品冷却到到室温后后，观察察柱晶生生长情况况。图一 柱柱晶图片片F
9、ig。11 Thhe ppictturee off coolummnarr crrysttal2.3.1S加入时机机对柱晶晶成长的的影响S以FeeS的形形式加入入。FeeS在炉炉料熔清清后或在在加入AAl前加加入对柱柱晶生长长的影响响不十分分明显。2.3.2C粉、SSi-CCa粉混混合加入入时反应应时间对对柱晶生生长的影影响C粉、SSi-CCa粉在在加All前混合合加入，在在钢液中中的反应应时间对对柱晶形形成及发发展影响响十分显显著。反反应时间间在0X60 s内时时所获得得的柱晶晶最好。柱柱晶长得得不但直直而粗大大，且柱柱晶长度度可达到到1000mm以上上。2.3.3出钢钢前加料料顺序及及搅拌
10、时时间对柱柱晶生长长的影响响出钢前加加Ti、Nb、Al的的顺序及及搅拌时时间对柱柱晶生长长质量都都有十分分明显的的影响。出出钢前加加入Tii、Nb、Al的的顺序，应应以尽量量减少合合金元素素的烧损损为准则则。搅拌拌时间应应尽量短短，否则则Al、Ti等元元素烧损损严重仍仍得不到到良好的的柱晶。2.3.4出钢钢温度对对柱晶生生长的影影响出钢温度度对柱晶晶的影响响是显著著的。温温度低于于16550时得不不到直而而粗大的的柱晶，温温度高于于18000时或搅搅拌时间间过长，AAl、Ti等等元素将将严重烧烧损，得得不到良良好的柱柱晶且样样品断面面已成暗暗灰色。经过较长长时间的的研究与与对比实实验我们们发现
11、，含含铌高钴钴、高钛钛合金要要想获得得直而发发达的柱柱晶至少少有下列列五个因因素是不不可忽视视的：(a)定定向模的的烧结温温度必须须控制在在14000附近。模模温过低低得不到到直而粗粗大的柱柱晶。模模温过高高易产生生砂模软软化变形形；(b)保保温帽加加热温度度应控制制在大于于11000；(c)所所添加的的微量元元素Sii-Caa粉、CC粉的加加入时机机(温度度)及反反应时间间必须严严格控制制；(d)最最后加入入Ti，Nb，Al的的顺序、搅搅拌时间间及出钢钢温度，三三个因素素都必须须严格控控制；(e)所所加入的的高温发发热剂的的发热能能力与发发热剂的的配比有有关，建建议使用用钛白粉粉:铝粉粉=8
12、:2,另另加入00.1%0.3%的的硝酸钠钠。2.4添添加元素素对永磁磁性能的的影响2.4.1合金金中 SS和C残余余含量及及烧损量量对合金金磁性的的影响合金在冶冶炼过程程中复合合加入SS和C，比S单单独加入入具有更更低的NN2，O2含量，更更关键的的是S、C复合合加入钢钢液中，SS促使TTiCNN，TiCC夹杂物物在保持持时间内内分解或或达不到到影响柱柱晶成长长的量，并并形成低低熔点TTiS夹夹杂，因因而对柱柱晶的形形成与发发展起着着十分重重要作用用。(1) 从图二不难看看出，矫顽力力随残余余S含量量的提高高而呈下下降趋势势，剩磁磁和最大大磁能积积随残余余S含量量的提高高而增加加，大约约残余
13、SS含量在在0.112%0.116%之之间达到到最大值值，随后后呈下降降趋势。(2) 从图三可以看看出矫顽顽力随残残余C含含量的提提高而呈呈下降趋趋势，剩剩磁和最最大磁能能积随残残余C含含量的提提高而增增加，大大约残余余C含量量在0.02%0.03%范围内内达到最最大值，随随后呈下下降趋势势。严究结果果表明，微微量元素素S和CC烧损量量分别在在大于等等于500%以上上时，高高钴、高高钛合金金可获得得直而粗粗大的柱柱晶及最最佳的综综合永磁磁性能，其其磁性指指标可达达到Br11000mT、HHc1288 kA/m、(BH)maxx88 kkJ/mm3,如表3和和表4所示：表3 S烧损损量对合合金磁
14、性性的影响响Tablle 33 EEffeect of S rreduuctiion on maggnettic prooperrtiees序 号号配入量%分析量%烧损量%Br(mmT)Hc(KKA/mm)(BH)maxx(KJJ/m33)10.3770.10072.99811177.000137.5299.55120.3770.11170.22811000.500136.80101.6430.3770.12267.55711066.000134.4899.77740.3770.14462.11711122.000133.56101.5350.3770.15559.44611188.00013
15、3.01100.7860.3770.16656.77611188.677132.93100.8070.3770.18851.33610988.255134.5094.00280.3770.22240.55510999.000133.9692.339表4 C烧损量量对合金金磁性的的影响Tablle 44 EEffeect of C rrducctioononn maagneeticc prropeertiies序 号号配入量%分析量%烧损量%Br(mmT)Hc(KKA/mm)(BH)maxx(KJJ/m33)10.0660.01183.33411155.000134.5298.11420.066
16、0.02266.66711122.500133.6098.88030.0660.03350.00011155.800133.25101.3640.0660.04433.33410966.700132.1695.5522.4.2合金金中S+C残余余总量对对合金磁磁性能的的影响作者在00.011%0.04%C,0.11%0.22%S之间间对合金金中S+C残余余总量对对合金磁磁性能的的影响进进行了研研究。如图四所所示，剩剩磁和最最大磁能能积随SS+C残残余总量量的提高高而增加加，而矫矫顽力在在1288 kAA1336 kkA/mm范围内内波动。大大约S+C残余余总量在在0.115%0.220%范范围
17、内，剩剩磁和最最大磁能能积达到到最大值值，随后后呈下降降的趋势势。2.4.3Nbb含量对对磁性的的影响如图五所所示，最最大磁能能积及矫矫顽力随随Nb含含量的提提高而增增加，当当Nb大大于0.7%时时矫顽力力达到1128 kA/m以上上。而剩剩磁随NNb含量量的提高高呈缓慢慢下降的的趋势。研究中发发现，合合金中FFe+CCo总含含量、CCo/AAl+TTi比值值、All+Tii总含量量、S+C残余余总量都都对合金金柱晶及及磁性能能有着明明显影响响。各元素素综合作作用对合合金磁性性的影响响如表55所示。表5 合金各各元素综综合作用用对合金金磁性的的影响Tablle 55 Efffecct oof
18、aallooy eelemmentts oon mmagnnetiic ppropperttiess样品号NiCuNbS+CFe+CCoCo/AAl+TTiAl+TTiBr(mmT)Hc(KKA/mm)(BH)maxx(KJ/m3)EYJ-412.883.0441.1000.14469.8862.85512.99111044134100EYJ-512.773.0221.1220.17769.5502.86612.9961128812899.44EYJ-612.772.9331.0440.17769.9932.84412.99311244130101EYJ-1012.773.0551.1000.
19、18869.3392.78813.22411399129104EYJ-1212.773.0331.0660.18870.0082.92212.66511277132103EYJ-1512.663.0221.1220.17769.7792.85513.00111011135100EYJ-1612.773.0441.1110.14470.1132.93312.558111111331003 结结论(1)采采用S、C复合合加入法法，在加入入S+CC=0.3%0.55%时，在在加All前加入入合金中中，在特特定条件件下可以以获得良良好的柱柱晶。(2)SS以FeeS的形形式，在在炉料熔熔清后或或在加入入
20、Al前前加入对对柱晶生生长的影影响不十十分明显显。(3)CC粉、SSi-CCu粉混混合加入入时，在在钢液中中的反应应时间在在X秒时时（0X60）所获获得的柱柱晶最好好。(4)出出钢前加加入Tii、Nb、Al的顺顺序、搅搅拌时间间、出钢钢温度对对柱晶生长都都有明显显的影响响。(5)SS和C烧损损量分别别达到550%以以上，残残余含量量分别在在0.11%0.16%S，0.002%0.003%CC和S+C残余余总量00.166%0.20%时可获获得最佳佳的综合合永磁性性能。(6)NNb对高高Co、高高Ti合合金磁性性能的影影响是明明显的，Nb有促进柱晶成长的作用和促进晶粒粗大化的作用。(7)含含Nb
21、高高钴和高钛AALNiiCo柱柱晶合金金的磁性能能指标可可保持在在Br=1100011400mT；Hc=1228 kkA1136 kA/m；(BH)maxx=888 kJJ/m331033 kJ/m3范围内内。参考文献献1冶冶炼工艺艺对AllNiCCo系合合金柱晶晶的影响响.冶金金系统第第一届精精密合金金生产工工艺经验验交流会会资料汇汇编.北京冶冶金试验验厂, 19952镰镰田. 高保保磁力含含Ti磁石合合金柱晶化化，S.CC 复合添添加影响二、三三合金磁性.保安日本金金属学会会志，19967，30(9)：10553-1105773史史凤志. Nbb对AllNiCCo合金金的影响响.北冶冶研试通通讯，119744,2(4):2443-2250作者：鄂鄂志英 于玉林林 622949954777