稀土镁对1J85软磁合金洁净度、组织及性能的影响

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1J85软磁合金作为传统高端软磁材料的代表,是迄今为止应用最广泛和最具代表性的一种坡莫合金材料。现阶段高性能的坡莫合金材料基本被国外所垄断,尤其是在航空、航天等领域。国内产品与国际先进水平相比还存在一定的差距,严重制约了相关行业向更高层次发展。为了开发磁性能更好的1J85软磁合金,本课题创新性地将稀土镁处理技术引入1J85合金熔炼中,通过提高合金洁净度、改善组织及晶粒度进而增强合金的软磁性能。本实验首先通过电弧熔炼炉预实验研究了单加稀土铈、单加镁以及稀土、镁协同处理对合金软磁性能的影响。研究结果表明,三种处理方式均可以提高合金的磁导率和饱和磁感应强度,提高合金磁性能;当合金中Ce和Mg质量分数相同时,稀土镁协同处理的作用效果要优于Ce和Mg的单独作用;随着稀土镁加入量升高,1J85合金磁导率与饱和磁感应强度先升高后下降;当合金中Ce的质量分数在0.026%~0.061%范围内时,可以得到最佳磁性能的1J85合金。通过二硅化钼炉预实验,研究了稀土镁对1J85合金洁净度的影响规律。研究结果表明,Ce和Mg具有很强的脱氧、脱硫能力,对1J85合金进行稀土镁处理后,氧和硫的质量分数整体呈下降趋势;1J85合金中夹杂物种类由Al2O3、MgO·Al2O3和MnS等非金属夹杂物转变为以Ce2O3、CeS及Ce2O2S为形核核心的稀土复合夹杂物,夹杂物总数量先减少后增加,夹杂物粗化且弥散分布,夹杂物面积占比降低。在预实验研究基础上,通过真空感应炉冶炼实验分析了稀土镁处理后,1J85合金的洁净度和晶粒尺寸变化对合金磁性能的影响规律。研究结果表明,Al2O3、MgO·Al203和MnS等非金属夹杂物数量越少,稀土夹杂物数量占比越大,合金磁导率越大;小尺寸夹杂物数量越少,夹杂物平均直径越大,合金的矫顽力越小;晶粒尺寸越小,合金磁导率越大,磁性能越好。
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