1J22高饱和磁感应强度软磁合金Word下载.docx
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7JJ83JJ403
GBn198-88
大部分用于弱磁或中等磁场丄作的小型变压器,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
1J3O,1J31,1J32•1J33JJ38
GB/T15005-
94
电磁回路和永磁回路中的磁分路补偿元件
3
耐蚀软磁合金
1J36,1J116,1J117
GB/T14986-94
在氧化性介质和耕类介质中工作的电磁器件
4
商硕度高电阻商磁导合金
1J87,IJ88JJ89,1J90.IJ91
GB/T149
87-94
用于制作录音机和磁帶机磁头芯片以及微特电机变压器,传感器，磁放大器等各种商频电感元件铁芯
5
礎头用软磁合金
1J75,1J77C,1J79CJJ85C.1J8
7C,1J92JJ93,1.194.1J95
YB/T08
6-1996
用于制作碗头外壳，芯片,隔离片
6
商饱和磁感应强
度软磁合金
1J22
GB/T15002-
电磁铁极头，电话耳机振动膜，力矩马达转子
1.4Fe-Co基软磁合金的发展和应用
为了获得更加优异的综合性能，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的发展过程。
其合金成分也随之发生了由二元合金到多元合金的演变。
1.4.1传统的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）a'
无序晶体结构、体心立方（bcc）相及面心立方（fee）相。
研究已表明，含35%Co的Fe-Co合金饱和磁通密度Bs达到最大值，其Bs值可达2.45T,居里点约为900°
C,而且，Fe-Co合金的居里点随英钻含量的增加而提高。
约含50%Co时居里点最高，为980°
C,此时，合金的磁晶务向异性常数K1值接近于零，具有最髙的磁导率。
但是,Fe-Co晶态合金涡流损耗较高，只适于在直流和低频条件下使用，目前主要用于航空发电机和电动机、大功率脉冲变压器铁芯等。
1.4.2Fe-Co基非晶软磁材料
随着非晶制备技术的发展和对非晶合金软磁性能的不断认识，Fe-Co非晶合金逐渐得到了材料研究者的
特别关注和深入研究。
按照Inoue提出的非晶形成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）不同配比的Si、B、C、P等类金属非磁性元素用于提高合金的非晶形成能力淇余约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和制备过程中传热的限制，目前只能获得低维产品，工业应用的Fe-Co非晶软磁合金材料主要是通过对粒状、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的产品。
虽然,Fe-Co基合金非晶带材已经广泛用于各种变压器和电感器，成为电力、电子和信息领域不可缺少的重要基础材料。
但是其形状特征在某些方而也始终限制着它的许多应用。
随着块体非晶材料制备技术的不断创新和发展，大体积块体非晶材料的岀现为扩大Fe-Co非晶软磁合金的应用提供了基础。
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的趋势，这种不稳左性限制了它的应用范闹，一般只能在较低的温度下使用，因而提髙非晶合金的稳泄性已是当务之急。
同时,Fe-Co基非晶合金材料的娇顽力和高频损耗还有待于进一步降低，并且也存在脆性和可加工性差的缺点。
1.4.3FeCo纳米晶软磁材料
1988年日本人YoshizawaitFesiB合金基体中加入少量Cu和Nb,首先利用熔体急冷法制备岀了非晶态合金，随后经过热处理得到了髙磁导率、低损耗、低磁致伸缩的Fe基纳米晶材料（商品名为FINEMET）a虽然，由于其优异的软磁性能，Fe基纳米晶材料受到了各国材料科学工作者和产业界的关注。
但是由于Fe基纳米晶合金较低的居里温度（TC<
300°
C）,限制了其在高温情况下的应用。
20世纪90年代末期，wiliard用Co部分替代FeZrBCu非晶合金（商品需为NANOPERM）中的Fe得到了纳米晶非晶共存的FeCoZrBCu合金（商品名为HITPERM）。
由于该合金中非晶相和纳米晶相居里温度的提高，使材料的高温性能明显得到改善，使用温度可达600°
Co此后,Fe-Co基纳米晶合金得到了快速发展和应用。
1.5本文的目的
1J22合金是一种具有较髙的饱和磁化强度、磁导率、居里点、较低的娇顽力以及损耗小等优点的软磁合金，它适用于制造要求体积小、重量轻的元器件。
已广泛用于飞行器电源变压器和机载雷达变压器、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合金带材的需求，而我司并不具备1J22合金的生产经验，对这种合金的了解和技术积累基本是一片空白。
本文将从发展和应用、理化性能、加工工艺等方而系统的介绍1J22合金，为我司实现1J22合金的生产加工提供指导。
二、1J22高饱和磁感应强度软磁合金简介
2.11J22合金牌号
高饱和磁感应强度软磁合金中国国家标准中规定的牌号为1J22（Co50V2），其他国家的类似牌号是AFK502（法国）,49K0（俄罗斯）,Permendur49（英国）,UNSR30005（美国），Supermendur（美国）,HiperCo50（美国）。
2.21J22合金的化学成分
表21J22化学成分（％）
合金牌号
C
Mn
Si
P
s
<
u
Ni
Co
V
Fe
不大于
0・04
0・30
0.30
0.02
0.02
0・20
0.50
49.0-51.0
0.8-1.8
余虽
备注:
根据GB/T15002-1994
2.31J22合金的物理性能
表31J22物理性能
合金
电阻率
pQm
密度
g/cm
居里点
°
饱和磁感
应强度,T
饱和磁致伸缩
系数，10-6
弹性模址，
GPa
抗拉强度,Mpa
换度
冷硬态
软态
冷态硕HRC
软态HRB
1J2
0.4
&
2
980
2.15
60-100
216
表41J22经热处理后的磁性能
成品类型
在不同磁场强度（A/m）时的磁感应强度（T）
矫顽力Hc（A/m）
D4（0
B800
Bieoo
B2400
B40OO
B8000
不小于
1.J22
冷轧带材
1・6
8
2.0
2.1
2・15
2.2
128
丝材、锻（轧）材
2.05
2.15
I44
备注：
根据GB/T15002-1994
表51J22在不同厚度时的铁损（W/kg）
厚度/mm
f/IIZ
磁通密度P
P1.5
P1.7
P1.9
P2.0
P2.1
0.1
50
3.54-4.74
4.40-5.93
5.49-7.52
6.32-9.05
8.29〜11.8
400
30.15〜39
31.5-48.6
42.5-58.4
48.7-63.2
55.5-69.4
800
62.7-82.4
78.3-102.1
94.5-122.5
103-131・5
114.1-153.1
1000
74.6-105.9
91.7-132
110.9-158.3
122-173.1
138.8〜197.8
0・2
3.68-4.03
4.59-4.99
5.77-6.62
6.7~7・87
8.33-9.84
400
35.2-36.3
43.7-45.2
50.4-56.5
58.4-64.2
64.0-77.6
800
84.7-87.7
106.5-110.8
130・6~138.2
144-156.1
157.0-179
1000
115.2-121.4
146-153.1
182-192・3
198-210.8
222-241
0.3
3.79-4.19
4.66-5.30
5.48-6.95
6.29~9・27
7.00〜9.75
400
45.1-51.3
56.9-65.1
70.2-79.6
77.5〜88・4
85.7-99.8
800
125.1-145
161.1-188
204-233
227-258
241-290.5
177.5-206
234-266
297-334
332-374
369.5-434
2.41J22合金的尺寸及允许偏
表51J22尺寸及允许偏差
产品种类
（0或D）/mm
B/mm
L/mmN
产昂种类
（O或D）/mm
尺寸
允许徧差
冷軋带材
0.05^-0.09
—0.015
5000
>
0.49—0.09
±
0.03
-
aO.09〜0.19
O
-002
500
冷村“材
0.90*^3.00
0.04
0.19—0.25
-0.03
60—
200
3.00—6.00
0.06
0.25*^0.4.0
-004
120
6.0^8.0
0.5
0.40~0.70
-0.05
热轧（锻》
扁材和棒材
6.0—12.0
1.0
0.70^1.00
—006
12.0—35.0
1.5
250
冷拉幺材
010〜019
001
—
350〜500
20
0.19—0.49
50.0~^80.0
4.0
80.0—100.C
5.0
150
根据GB/T15002-1994
2.51J22合金的技术标准
GB/T15001-1994
GB/T15002-1994
A801/A801M-99
《软磁合金尺寸、外形、表而质量、实验方法和检验规则》
《高饱和磁感应强度软磁合金技术条件》
《UNSR30005和K92650锻造铁钻髙饱和磁感应强度软磁合金规范》
2.61J22合金的应用
1J22是髙饱和磁感应强度铁钻•锐软磁合金，是现有的软磁合金中饱和磁感应强度最髙的（Bs=2.45T）,饱和磁致伸缩系数最大（60〜100x10-6），居里点也很高（980°
C）,是居里点最髙的软磁合金。
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。
由于居里点髙，可使该合金能在苴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，输岀能量高,工作效率也髙。
该合金电阻率低（0.4pQm）,不宜在高频下使用。
通过加入1.4〜1.8的V元素，大大的改善了该合金的冷加工塑性，但V的加入降低了磁性。
由于1J22合金具有上述特点,因此，他被用于要求高Bs（磁感应强度）、高入S（饱和磁致伸缩系数）和低频、高温下使用的铁磁原件。
如电磁铁极头，磁控管中的端焊管，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铁钻帆软磁合金已生产、使用多年，性能稳泄，材料较成熟。
成品规格主要是热轧材、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，一立程度上限制了其使用范围。
三、1J22合金的生产工艺
3.11J22合金的冶炼和铸造
1J22合金熔炼与铸造工艺采用貞•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，治炼时很容易产生钢液溅射的现象，造成化学成分难于控制和粘结川塀。
因此在冶炼时可配入40-50%的返回料可以减少钢液的喷溅。
配入的C也需在装料时全部加入比塀中，这样可以避免在精炼时加C造成大量气体上升和钢液沸腾喷溅。
从《采用不同返回比试制软磁合金1J22热轧带材的研究》一文中可以看出,采用不同的返回比而制泄的与英相应的工艺可以生产出符合GB/T15001—94和GB/T15002—94标准的1J22合金热轧带材，且用不同的返回比生产出来的带材苴性能也非常接近。
随着返回比的增大，其带材成本也大幅下降。
同时,如果全部采用全新料冶炼，锻造时容易岀现肉眼可见的小裂纹，原因如下：
全新料熔淸后浮在钢水而上的炉渣较多（全新料加入的帆铁较多，而帆铁中的夹杂物较多，会形成较多的炉渣）,而这些炉渣在真空浇注时残留在真空锭的表而，貞•空锭虽经剥皮并经局部打磨，但残留的个别未彻底淸除微细缺陷在锻造时，容易产生应力集中而岀现微小裂纹。
3.21J22合金锻坯的表面处理
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，严重影响后续产品的质量。
产生的原因主要是1J22合金在900~930°
C附近发生a-丫相转变，但是在470~640°
C区间也会有Y相析出（a'
-a'
+Y）,采用砂轮修磨时往往因为局部过热，锻坯表而局部会岀现发蓝现彖,这会导致析出Y相，使锻坯的局部内应力增加，塑性降低，产生表而发纹。
锻坯产生发纹的地方，愈是加重修磨，发纹愈是严重。
所以在锻坯表而处理时可以采用轻微的修磨量或者用刨床去皮。
3.31J22合金的热加工及淬火工艺
3.3.11J22合金的热轧工艺
1J22合金热加工塑性良好，锻坯加热温度为1160〜1180°
C,保温时间15~20分钟,终轧温度大于850°
C。
热轧最终厚度一般控制在2.0~2.3mm左右。
热轧带太厚，影响了热轧带的淬透性,在后续的冷轧过程中容易出现脆断和边裂；
如热轧带太薄，又会影响到热轧的厚度精度及板形难以控制，影响到后续的冷轧加工。
3.3.21J22合金的淬火工艺
1J22合金在冷加工前必须进行淬火，淬火温度一般控制在880±
15°
淬火的目的是抑制a相的有序化过程，改善冷轧加工性能。
1J22合金在900-930°
C附近发生Y-a相转变，当温度低于730°
C时，产生有序化，形成FeCo超结构，无序的a相转变为有序a'
相（硬而脆，冷加工性非常差），所以在730°
C以下时要求快冷，尽量抑制a相的有序化。
所以工业化生产时，为了提高淬火速度，提髙热轧带的淬透性，降低脆性,
改善冷加工性能，淬火介质一般采用冰水+NaCI（NaCI改善淬透性）。
但是a相的有序化是非常快的，工业化的淬火冷却速度无法使a相完全无序化。
3.3.31J22合金的淬透性检测
1J22合金淬火后必须进行淬透性的检测，一般淬火带弯曲二90。
不断裂，说明淬透性良好，可以进行后续的冷加工。
如果淬火带弯曲90。
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的冷加工。
3.41J22合金的成品热处理制度
1J22合金组织结构为体心立方晶格的单相固溶体，在900〜930°
C附近发生Y-a相转变，当温度低于730°
C时,产生有序化，形成Feeo超结构，无序的a相转变为有序a'
相。
软磁合金一般在露点不低于-40°
C的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的真空中进行。
1J22合金的成品热处理制度见表6。
表61J22的热处理制度
加热温度，°
保温时间』
冷却制度
备注
1.J22
850〜900
3-6
以50-100°
C/h的速度冷却到750°
C,然后以
180-240°
C/h的速度冷却至300°
C岀炉
适用干冷轧带材试样
1100
3、6
以5000°
C/h的速度冷却到850°
C保温3h.
然后以130°
C/h的速度冷却至700°
C,再以200°
C/h的速度冷却至300°
C出炉
适用干锻坯取的试样
850
以50°
C/h的速度冷却到750°
C保温3h，然后以
200°
C/h的速度冷却至300°
C出炉。
由保温开始
（750°
C）加1200-160OA/m的直流磁场
适用干要求在低磁场下具有较商
磁感应强度、较低矫顽力、较岛矩
形比的情况
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合金的厂家较少，市场需求也不是很旺盛，但产品价格较高，棒材价格基本在45~
65万元/t左右，0.5mm以下的窄带在90万元/t左右。
从表6中的成本分析可看出，冷轧薄带的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
表面处埋
热轧
淬火
酸洗
冷轧
分切
其他
总成木
326000
表6中V元素按金属V的价格计算，如采用锐铁合金，成本可以更低。
五、1J22合金的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龙基地,是由上海市嘉泄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的研发、生产执照资质的髙新技术型企业。
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、板带材四辘热轧机组、锻造电液锤、二十馄轧机（窄带）、电渣重熔炉、真空气淬炉、板带材冷轧六馄机组等。
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，是一家集冶炼、开发、生产高温合金、高银合金、镰合金、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的高新技术生产型企业•公司拥有5吨10吨15吨20吨35吨真空和非真空感应炼钢炉，电渣炉和锻造。
产品有管材、棒材、板材、丝材、带材、法兰、锻件和管件等。
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是专业生产和销售膨胀合金，纯银合金、软磁合金、耐蚀合金、髙温合金、高电阻电热合金、双金属带材的专业化厂家，其主导产品有：
铁银钻玻封合金4J29、4J44、铁線玻封合金4J42,4J4&
4J50,4J52、铁線低膨胀合金4J36,4J32,殷钢、瓷封合金4J33、4J34、铁锯玻封合金4J28、Kovarjnvar以及纯謀合金N6、Nick
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