高硬高強(qiáng)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(dǎo)率、低矯頑力、優(yōu)異加工性能和高穩(wěn)定性等特點(diǎn)的軟磁材料，廣泛應(yīng)用于磁記錄、電磁屏蔽和電工機(jī)械等諸多領(lǐng)域，但存在硬度、強(qiáng)度低，制備工藝復(fù)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(yīng)用。本論文旨在采用液相燒結(jié)法(LPS)，在較低溫度下制備出高硬高強(qiáng)Fe-Ni-P三元磁性合金，研究工藝參數(shù)和P元素對燒結(jié)樣品組織、成分與性能的影響，并分析其燒結(jié)成型機(jī)理，為開發(fā)新型鐵鎳合金及擴(kuò)展鐵鎳合金的應(yīng)用方面提供試驗(yàn)與理

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

3、同時(shí)運(yùn)用第一性原理對燒結(jié)樣品物相的形成能和態(tài)密度進(jìn)行了計(jì)算與分析。
　　研究結(jié)果表明，本論文制備的Fe-Ni-P復(fù)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(fù)合粉末的燒結(jié)過程為液相燒結(jié)，燒結(jié)樣品的顯微組織形貌與燒結(jié)溫度及固液擴(kuò)散層中的Fe/Ni原子比有關(guān)，在低溫(950、975℃)燒結(jié)時(shí)，擴(kuò)散層中較高的Fe/Ni原子比使固溶相區(qū)擴(kuò)大而發(fā)生離異共晶轉(zhuǎn)變，在高溫(1000、1025℃)燒結(jié)時(shí)，

4、因較低的Fe/Ni原子比而發(fā)生正常的共晶轉(zhuǎn)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(nèi)，而(Fe，Ni)3P為主要分布在晶界處的金屬間化合物，在熱力學(xué)和結(jié)構(gòu)上均具有穩(wěn)定性，鍵合能力較強(qiáng)，具有較高的硬度。隨著燒結(jié)溫度的升高或保溫時(shí)間的延長(950℃)，燒結(jié)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(xué)性能對燒結(jié)溫度的敏感性較低，但延長保溫時(shí)間(950℃)可以有效的改善燒結(jié)樣品的磁學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，在本論文中，950℃保溫1h燒結(jié)得到的Fe-Ni-P合金具有較高的硬度(349HBW)、抗壓強(qiáng)度(2088.44MPa)和飽和磁化強(qiáng)度(124.00emu/g)等最佳的綜合性能。在Fe-Ni合金中加入P可以實(shí)現(xiàn)液相燒結(jié)，降低燒結(jié)溫度，增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，大幅提高合金的硬度和強(qiáng)度，但對其磁學(xué)性能的影響較小，