高硬高強FE-Ni-P磁性合金的制備與性能研究.pdf

1、鐵鎳合金是一種具有高磁導率、低矯頑力、優(yōu)異加工性能和高穩(wěn)定性等特點的軟磁材料，廣泛應用于磁記錄、電磁屏蔽和電工機械等諸多領域，但存在硬度、強度低，制備工藝復雜，成型溫度高等不足，從而限制了其在高性能耐磨磁頭等范圍的應用。本論文旨在采用液相燒結法(LPS)，在較低溫度下制備出高硬高強Fe-Ni-P三元磁性合金，研究工藝參數(shù)和P元素對燒結樣品組織、成分與性能的影響，并分析其燒結成型機理，為開發(fā)新型鐵鎳合金及擴展鐵鎳合金的應用方面提供試驗與理

2、論基礎。
　　本論文在他人研究工作的基礎上，以3～5μm的球形羰基鐵粉為原料，采用化學鍍鎳法制備了具有包覆型結構的Fe-23.69wt.％Ni-2.67wt.％P復合粉末。將該粉末經過預處理、微壓成形后，分別在950、975、1000和1025℃進行真空燒結0.5h，并在950℃又進行了延長保溫時間至1h和4h的真空燒結處理。對不同工藝制備的樣品進行了顯微組織的觀察及物相結構、化學成分、密度、磁學性能、硬度和壓縮性能的測試與分析，

3、同時運用第一性原理對燒結樣品物相的形成能和態(tài)密度進行了計算與分析。
　　研究結果表明，本論文制備的Fe-Ni-P復合粉末主要由α-Fe和厚度約為0.5～1μm的非晶態(tài)Ni-P鍍層組成。Fe-Ni-P復合粉末的燒結過程為液相燒結，燒結樣品的顯微組織形貌與燒結溫度及固液擴散層中的Fe/Ni原子比有關，在低溫(950、975℃)燒結時，擴散層中較高的Fe/Ni原子比使固溶相區(qū)擴大而發(fā)生離異共晶轉變，在高溫(1000、1025℃)燒結時，

4、因較低的Fe/Ni原子比而發(fā)生正常的共晶轉變。不同工藝制備的Fe-Ni-P合金均由γ-Fe(Ni，P)、α-Fe(Ni，P)和(Fe，Ni)3P相組成，γ-Fe(Ni，P)、α-Fe(Ni，P)固溶體為亞穩(wěn)相，鍵合能力較弱，主要分布在晶粒內，而(Fe，Ni)3P為主要分布在晶界處的金屬間化合物，在熱力學和結構上均具有穩(wěn)定性，鍵合能力較強，具有較高的硬度。隨著燒結溫度的升高或保溫時間的延長(950℃)，燒結樣品的晶粒有明顯的長大，密度先增

5、后減，硬度大幅提高，壓縮性能降低，而磁學性能對燒結溫度的敏感性較低，但延長保溫時間(950℃)可以有效的改善燒結樣品的磁學性能。研究發(fā)現(xiàn)，在本論文中，950℃保溫1h燒結得到的Fe-Ni-P合金具有較高的硬度(349HBW)、抗壓強度(2088.44MPa)和飽和磁化強度(124.00emu/g)等最佳的綜合性能。在Fe-Ni合金中加入P可以實現(xiàn)液相燒結，降低燒結溫度，增加結構穩(wěn)定性，大幅提高合金的硬度和強度，但對其磁學性能的影響較小，