1J50力学性能
图6为4、5、6试样(含氧化镁较多的氧化铝一氧化镁尖晶石类夹杂物)SEM形貌及特征点能谱图。此类夹杂多为规则的块状,同时周围多会伴随团簇状的块状尖晶石夹杂物,主要来自合金冶炼过程坩埚与钢液之间的反应产物,无游离的MgO,这与文献报道的结果一致。镁铝尖晶石类夹杂物属于脆性夹杂物,热加工过程中形状和尺寸都不变化,但轧制过程中易被轧碎,影响软磁合金的力学性能和表面质量,同时影响软磁合金的初始磁导率。根据能谱分析,可计算出该夹杂物成分为7MgO·A。
图7为含低氧化镁的氧化铝-氧化镁尖晶石类夹杂物的SEM形貌图和特征点能谱。在1一9试样中均发现有此类,是主要的非金属夹杂物类型。主要来自合金熔炼过程中坩埚材料与熔体反应及浇注过程中引燃剂成分,A1:O,一般会同少量MgO形成镁铝尖晶石类,同时也有纯A1:O,存在。AI:O,也属于脆性夹杂,容易呈现串链状分布,对加工性能、力学性能、磁性能都不利。根据能谱分析,可计算出该夹杂物点2的成分为MgO·A1:O。
图8为经统计获得的3个合金带材试样中夹杂物的种类分布。可以看出,夹杂物以镁铝尖晶石为主,大多都小于1μm。结合图8一10结果可见,随着合金中镁铝尖晶石占比增加,合金的磁性能恶化。由于1J85软磁合金多为弱磁场条件下工作,该条件下合金磁化方式主要是磁畴转动,而小于1μm的夹杂物正好和畴壁的厚度相当,对磁畴的钉扎作用最为明显,从而使磁滞回线面积增大,增加磁滞损耗,进而增加矫顽力,使磁畴转动所需的外力做功更多,更不容易磁化。同时,非磁性的以氧化铝为主的镁铝尖晶石夹杂物,还会在磁化的时候出现反磁极,产生退磁场,影响磁化进行;这些小的链状非磁性夹杂物会形成成串的附加磁畴,产生更加复杂的磁畴结构,影响合金的软磁性能。
结论
1)根据实验结果可知,三个厂家1J85合金带材的夹杂物种类基本一致,主要包括A1:O、MgAl:O、MnAl:O。等,多数为脆性夹杂物。国内产品中含量更高一些,主要以块状团簇型、长链状球点型和不规则的包裹类夹杂物形式出现。
2)三个厂家夹杂物尺寸差异较大,外购试样夹杂物主要集中在1~5μm(80.23%~85.56%),而国内厂家小于1μm的夹杂物较多,其比例最高占到46%。
3)对比国内外软磁合金,发现小于1汕m的氧化铝为主的镁铝尖晶石类夹杂物占比增加时合金磁性能降低。
4)FactSage软件理论计算可知,为提高国产软磁合金磁性能,应控制合金中的Mn:Si介于1.10~2.77之间,夹杂物中Al含量控制在5%~13%之间。