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热处理工艺对铁基非晶合金性能的影响

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文章编号:1000-2634(2007)-11-0147-03

热处理工艺对铁基非晶合金性能的影响＊

宋茂林,张德芬,陈孝文,李丽

(西南石油大学材料科学与工程学院,四川成都610500)

摘要:通过对铁基非晶薄带在不同热处理工艺下的磁性能参数的比较,发现了其磁性能的变化规律,进而找到了磁性能最佳的退火热处理制度—加热温度405℃、保温时间20min。通过比较样品在晶化热处理前后的性能变化,找到了晶化热处理对铁基非晶合金性能的影响规律:晶化前非晶薄带的耐蚀性高;晶化后非晶薄带的显微硬度提高,但是脆性明显增加。该性能符合海上钻井平台所用配电变压器的低耗能、高耐腐蚀性要求。关键词:铁基非晶合金;薄带;热处理;磁性能;耐腐蚀性中图分类号:TE54 文献标识码:A

铁基非晶合金是近年来发展起来的一种新型功能材料,在电力领域具有广阔的应用前景,由它制备的配电变压器较好地符合了海上油气田节能环保、耐腐蚀性要求。在“西气东输”中的电气设计中尽量选择非晶合金变压器,就是为了保障电压质量和适应较远距离输电的需要[1]。铁基非晶合金优异的软磁性能和力学性能源于其制备过程中形成的特殊结构,而优异的软磁性能只有经过合适的热处理后才能显现出来[2-5]。本文旨在通过研究不同热处理工艺对铁基非晶合金软磁性能的影响,找到适合于工业生产的最佳热处理工艺,从而为企业制定热处理制度提供依据,同时也为铁基非晶合金在油气田电气设备上的应用提供实验依据。

1　样品的制备和实验方法

1.1　样品的制备及热处理利用单辊急冷法制成非晶薄带Fe80Si9B11,绕制成环状铁芯后在无磁不锈钢管式炉中进行退火热处理。整个热处理过程采用氮气保护。首先在390～420℃温度内每间隔5℃选取1个温度,共7个,保温时间为15min进行热处理,然后检测其磁性能,确定出最佳热处理温度;其次在最佳热处理温度下,保温时间在5～30min内每间隔5min选取1个时间,共6个,进行热处理,然后检测其磁性能,确定出最佳保温时间。然后,在加热温度580℃、保温时间为20min条件下进行热处理。进而研究晶化前后非晶合金硬度及耐腐蚀性能的变化规律。1.2　磁性能的测量使用直流电源、CD-4型直流磁性测量仪、冲击检流计测量样品的静态磁性能,进而测出静态磁性参量:饱和磁感应强度Bs、剩余磁感应强度Br、矫顽力Hc等;再采用共地三电压法测量样品的动态磁性能参数即铁损P。1.3　显微硬度测试本实验采用HXD-1000TMB型数字式显微硬度计测量显微硬度。1.4　耐腐蚀性测试采用电化学方法测定样品的电化学极化曲线,辅助电极与参比电极分别为铂片和饱和甘汞电极;采用ZF-9恒电位仪、ZF-4电位扫描信号发生器和ZF-10B数据采集器;试验溶液为5%的NaCl溶液;使用Origin软件绘图和解析数据。

2　结果与分析

2.1　Fe80Si9B11非晶合金退火后的磁性能变化(1)不同加热温度下的磁性能参数变化规律加热温度分别为:390、395、400、405、410、415、420℃,保温时间15min下Bs、Br、Hc与P1.3T/50HZ值的变化规律见图1～4:　第29卷 西南石油大学学报 Vol.29 2007年　11月 JournalofSouthwestPetroleumUniversity Nov　2007

＊收稿日期:2007-09-30作者简介:宋茂林(1984-),男(汉族),山西平遥人,材料科学与工程2003级本科生。

由图1～4可知,样品在保温时间为15min,加热温度为405℃下的Bs、Br最大,Hc、铁损P最小。(2)不同保温时间下的磁性能参数变化规律加热温度为405℃,保温时间分别为5、10、15、20、25、30min下Bs、Br、Hc与P1.3T/50HZ值的变化规律与相同保温时间、不同加热温度下的磁性能参数变化规律相同,即在保温时间为20min条件下的磁性能参数最佳。一般认为[2]铁基非晶合金损耗小的主要原因为:铁基非晶合金是非晶态,原子排列是随机的,不存在原子定向排列产生的磁晶各向异性,也不存在产生局部变形和成分偏移的晶粒边界,因此,妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小,具有前所未有的软磁性,所以磁导率高,矫顽力小,损耗低[6,7]。2.2　Fe80Si9B11非晶合金580℃晶化前后显微硬度的变化经过580℃晶化处理后,X-ray衍射图谱上出现了尖锐的衍射峰,表明样品经580℃处理后已基本晶化。晶化前后显微硬度值及45#钢对比值如表1所示。从表1中可以看出,热处理后的铁基非晶样品的硬度明显提高,而且还可以看出铁基非晶合金的硬度高于普通钢。

表1　晶化前后显微硬度值及对比(单位:HV)

项　目123平均热处理前940926958941热处理后115010981189114545#钢540569552553

存在这种现象的原因可以用在退火过程中的结构弛豫过程来解释[8,9]:经驰豫后,原子本身的内能

有所降低,处于相对稳定状态,从而使得硬度升高。而非晶带材变脆是因为在高于晶化温度或延长保温时间时,当合金内部的自由体积降到某一临界值以下时,剩余自由体积便不足以维持其延性行为,从而出现退火脆性。2.3　Fe80Si9B11非晶薄带的耐腐蚀性能铁基非晶合金在热处理前后,在5.0%NaCI溶液中的极化曲线如图5所示。由图5可以看出:热处理前后的非晶合金在开路电位以上的阳极电流密度都随阳极极化电位的升高而急剧的增加。但在-900～-600V,热处理前148西南石油大学学报 2007年的阳极电流密度的增加幅度减缓,这说明热处理前的非晶合金生成了钝化膜,并且热处理前的非晶带材也比热处理后的非晶带材自腐蚀电流低。以上表明热处理前的样品的耐腐蚀性趋势要好于热处理后的样品。

图5　Fe80Si9B11晶化前后的极化曲线

通过参考前人研究铁基大块非晶合金的耐腐蚀性方法[10,11],初步地对铁基非晶带材的耐腐蚀性进行了研究,得出的结果与原先假设的结果相吻合,这是因为从腐蚀的观点来看,非晶态合金的化学性能和电化学性能是均匀的、各向同性的,没有晶界、位错、层错等缺陷,更不存在偏析夹杂物和第二相,因而具有很好的耐点蚀和裂缝腐蚀的能力。正因为如此,非晶态合金将广泛应用于各种需要耐腐蚀的场合[12,13]。如在海上钻井平台上由于常年处于高含NaCI的腐蚀环境中,所以电器设备特别是抽油机上使用的配电变压器的腐蚀现象非常严重,可以预见铁基非晶配电变压器在这种环境下有很广泛的应用前景。

3　结　论

(1)得到磁性能效果最佳的退火热处理制度-加热温度405℃、保温时间20min。(2)在经过580℃晶化处理后,Fe80Si9B11薄带的显微硬度显著提高,但脆性增大。(3)在经过580℃晶化处理后,Fe80Si9B11薄带的耐腐蚀性能有降低的趋势。 (4)油田上需要低耗能、高耐腐蚀性的电力系统。可以预见Fe80Si9B11非晶薄带在油田上有很广泛的应用前景。

参考文献:

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NESE)

Abstract:Inrecentyears,thegeographicalinformationsystem(GIS)hasbeenusedmoreandmore,itprovidesnewsupplementarymeansandtoolsforinformationprocessinginpipeconstruction,pipesafety,productionrunning

analysis,economicevaluationofoilandgasstorageandtransportation.AfteranalyzingtheeffectofGISonmanag-

ingoilandgaspipeline,itisconcludedthatutilizationofGISasaworkingplatformistheoptimalmethodfortrea-tingmassivequantityofdatainpipelineintegritymanagement,especiallyforspatialdata.Inthispaper,themeth-

odsofpipelineintegritymanagementandthedesignmodelofpipelineintegritymanagementsystemsbasedonGIS

areintroduced.Additionally,thecomponenttechnologyisadoptedintheapplicationsystemdevelopment.Thissys-tembringstheexistingspatialanalysisfunctionandspatialdatamanagementfunctionofGISsoftwareintofullplay,

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热处理制度对1Cr16CO5Ni2Mo1WVNbN钢组织和性能的影响

热处理制度对1Cr16CO5Ni2Mo1WVNbN钢组织和性能的影响

第２９卷第２期　

２　０　１　２年４月　沈阳航空航天大学学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ＶＯＩ．２９　Ｎｏ．２　

Ａｐｒ．２　０　１　２　

，。　”　”　。　“、　ｔ材料－１－程ｔ　”＋”＋＊＋”＋　ｆ　文章编号：２０９５—１２４８（２０１２）０２—００５５—０６　

热处理制度对ｌ　Ｃｒ１　６Ｃｏ５　Ｎｉ２Ｍｏ１　ＷＶＮｂＮ　

钢组织和性能的影响　

翟爱群，李许明，马凤春，宋玺玉，李凯峰，闫磊　

（中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，沈阳１１００４３）　

摘要：通过试验研究了不同热处理制度对１Ｃｒｌ６Ｃｏ５Ｎｉ２ＭｏｌＷＶＮｂＮ钢的金相组织、室温拉伸、冲　击性能的影响。得出结论：随淬火温度升高，回火温度降低，合金的室温冲击韧性降低，而室温拉　伸强度略有升高；淬火介质对室温力学性能以及金相显微组织的影响不明显；淬火保温时间和回　火保温时间对合金的室温冲击韧性和室温拉伸性能影响不大。因此合金的最佳热处理工艺参数　

为：１　１００℃×９０　ｍｉｎ，油冷＋６８０℃×３　ｈ，空冷。　关键词：１Ｃｒｌ６Ｃｏ５Ｎｉ２Ｍｏ１ＷＶＮｂＮ；热处理；回火；固溶；组织性能　中图分类号：ＴＰ３９１．７；Ｖ２６１．２　文献标志码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—１２４８．２０１２．０２．０１３　

Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｒｅｇｉｍｅ　ｏｎ　１　Ｃｒｌ６Ｃｏ５Ｎｉ２ＭｏｌＷＶＮｂＮ　

ｓｔｅｅｌ　ａｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　

ＺＨＡＩ　Ａｉ－ｑｕｎ，ＬＩ　Ｘｕ—ｍｉｎｇ，ＭＡ　Ｆｅｎｇ—ｃｈｕｎ，ＳＯＮＧ　Ｘｉ—ｙｕ，ＬＩ　Ｋａｉ—ｆｅｎｇ，ＹＡＮ　Ｌｅｉ　

（ＡＶＩＣ　Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｌｉｍｉｎｇ　Ａｅｒｏ—Ｅｎｇｉｎｅ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　ＬＴＤ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１００４３）　

finemet非晶合金的bh曲线

finemet非晶合金的bh曲线

finemet非晶合金的bh曲线

Finemet非晶合金是一种具有极高饱和磁感应强度和低磁误差的软磁材料，常被应用于电力变压器、电感器和电感元件等领域。该合金的BH曲线特性对其在磁性器件设计和应用中起着重要的指导作用。本文将介绍Finemet非晶合金的BH曲线特性以及影响因素，并探讨其在实际应用中的意义。

一、Finemet非晶合金的BH曲线特性

Finemet非晶合金的BH曲线是描述其磁滞回线特性的关键指标之一。BH曲线展示了材料在不同磁场强度下通过磁化和去磁化过程中的磁感应强度和磁场强度的关系。Finemet非晶合金的BH曲线通常呈现出良好的线性特性，其起伏较小，磁滞损耗低，对频率响应的影响也较小。这使得Finemet非晶合金在高频电感器件和高效能电力变压器等领域具有广泛应用潜力。

二、影响Finemet非晶合金BH曲线的因素

1. 成分配比：Finemet非晶合金的成分配比对其BH曲线特性具有很大影响。合金内部的铁基元素和非磁基元素的比例、添加元素的种类及含量等都会对BH曲线造成影响。合适的成分配比可以调节合金的晶体结构和磁畴尺寸，从而改善合金的磁滞特性。

2. 热处理工艺：热处理工艺是影响Finemet非晶合金BH曲线的重要因素之一。适当的退火处理和淬火处理可以改善合金的磁滞特性和饱和磁感应强度。热处理过程中的温度、时间和冷却速率等参数的选择对于Finemet非晶合金的磁性能具有决定性的影响。

3. 加工工艺：Finemet非晶合金的加工过程也会对其BH曲线特性产生影响。加工过程中的拉伸、切割和退火等工艺对合金的磁化和去磁化过程中的磁滞特性和饱和磁感应强度有着重要影响。合理的加工工艺可以提高Finemet非晶合金的性能和稳定性。

三、Finemet非晶合金BH曲线的实际应用意义

Finemet非晶合金的BH曲线特性对于电感器件和电力变压器等磁性器件的设计和应用具有重要意义。

1. 设计优化：了解Finemet非晶合金的BH曲线特性，可以指导磁性器件的设计优化。合适的成分配比、热处理工艺和加工工艺可以实现所需的磁特性，提高磁性器件的性能和效率。

热处理对激光粉末床熔融AlSi10Mg_合金热物理性能的影响

热处理对激光粉末床熔融AlSi10Mg_合金热物理性能的影响

引用格式：秦艳利，贾煜琦，张昊，等. 热处理对激光粉末床熔融AlSi10Mg合金热物理性能的影响[J]. 航空材料学报，2024，44(2)：184-191.QIN Yanli，JIA Yuqi，ZHANG Hao，et al. Effect of heat treatment on thermophysical properties of laser powder bedfusion formed AlSi10Mg alloy[J]. Journal of Aeronautical Materials，2024，44(2)：184-191.

热处理对激光粉末床熔融AlSi10Mg合金

热物理性能的影响

秦艳利1*, 贾煜琦1, 张 昊2*, 倪丁瑞2, 肖伯律2, 马宗义2

（1．沈阳理工大学 理学院，沈阳 110158；2．中国科学院金属研究所，沈阳 110016）

摘要：采用激光粉末床熔融（laser powder bed fusion，LPBF）法成功制备AlSi10Mg合金样品，研究130 ℃/4 h时效

处理、236 ℃/10 h退火处理和540 ℃/1 h固溶处理三种热处理工艺对AlSi10Mg合金样品的微观组织的影响，以及

热处理后AlSi10Mg合金在室温～400 ℃的温度范围内热膨胀系数和热导率演变规律。结果表明：时效处理后铝

基体中析出球状的Si颗粒，仍然保留完整的网状共晶硅组织；退火后，网状共晶硅完全消失，球化Si颗粒均匀分布

在基体中；固溶处理后出现大的块状Si颗粒，尺寸在1～3 μm；经过热处理之后AlSi10Mg合金的热物理性能均优

于打印态。退火处理后的合金样品在室温到400 ℃的热膨胀系数为1.64×10−5～2.1×10−5 ℃−1，平均热导率为179.6

W·m−1·K−1，性能优于时效处理和固溶处理。关键词：AlSi10Mg；激光粉末床熔融；热处理；微观结构；热物理性能

doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000174中图分类号：0436 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2024)02-0184-08

热处理工艺对机械零件性能的影响研究

热处理工艺对机械零件性能的影响研究

热处理工艺对机械零件性能的影响研究

热处理工艺是机械零部件生产过程中不可或缺的环节，它对于提高机械零件的性能至关重要。通过调整材料的晶体结构和改变机械零件的组织形态，热处理工艺能够显著提升机械零件的硬度、强度和耐磨性等关键性能指标。本文将探讨热处理工艺对机械零件性能的影响，并就几种常见的热处理方法进行介绍。

1. 热处理工艺对机械零件硬度的影响

硬度是机械零件的重要性能指标之一，影响着机械零件的耐磨性和耐用性。热处理工艺能够显著提高机械零件的硬度，其中最常见的方法是淬火。淬火是将机械零件加热至临界温度，然后迅速冷却使其形成马氏体结构，从而提高机械零件的硬度。此外，通过调整淬火介质和温度，可以进一步调控机械零件的硬度，满足不同工况下的需求。

2. 热处理工艺对机械零件强度的影响

强度是机械零件的另一个重要性能指标，直接影响着机械零件的承载能力和使用寿命。热处理工艺通过改变机械零件的组织结构，进而影响其强度。例如，退火是一种常见的热处理方法，通过加热机械零件达到高温，然后缓慢冷却至室温，使其组织结构变得均匀细小，从而提高机械零件的强度。此外，还存在一些特殊的热处理方法，如时效处理和固溶处理，能够进一步提高机械零件的强度。

3. 热处理工艺对机械零件耐腐蚀性的影响

机械零件在使用过程中经常接触到各种腐蚀介质，因此耐腐蚀性也是一个重要的性能指标。通过热处理工艺，可以改变机械零件组织结构和表面特性，提高机械零件的耐腐蚀能力。一种常见的方法是热处理后进行镀层处理，如电镀、镀锌等，形成一层具有防腐蚀性能的保护层。

4. 热处理工艺对机械零件尺寸稳定性的影响 机械零件在使用过程中，需要保持较高的尺寸精度和稳定性，以确保其与其他零件的配合性能和精度。热处理工艺也能够对机械零件的尺寸稳定性产生影响。一些热处理方法，如淬火、回火和冷却等，都会导致机械零件发生尺寸变化。因此，在热处理过程中，需要进行合理的工艺控制和后续的尺寸调整，以保证机械零件的尺寸稳定性。