粉末冶金工艺对纯铁软磁材料性能的影响

江利民 辛立军 张广安 王鸿健 周岐

江利民, 辛立军, 张广安, 王鸿健, 周岐. 粉末冶金工艺对纯铁软磁材料性能的影响[J]. 粉末冶金技术, 2019, 37(2): 118-123. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.02.006
引用本文: 江利民, 辛立军, 张广安, 王鸿健, 周岐. 粉末冶金工艺对纯铁软磁材料性能的影响[J]. 粉末冶金技术, 2019, 37(2): 118-123. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.02.006
JIANG Li-min, XIN Li-jun, ZHANG Guang-an, WANG Hong-jian, ZHOU QI. Effect of powder metallurgy technology on properties of pure iron soft magnetic material[J]. Powder Metallurgy Technology, 2019, 37(2): 118-123. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.02.006
Citation: JIANG Li-min, XIN Li-jun, ZHANG Guang-an, WANG Hong-jian, ZHOU QI. Effect of powder metallurgy technology on properties of pure iron soft magnetic material[J]. Powder Metallurgy Technology, 2019, 37(2): 118-123. doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.02.006

粉末冶金工艺对纯铁软磁材料性能的影响

doi: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2019.02.006
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    通讯作者:

    张广安, E-mail: lutzga@163.com

  • 中图分类号: TG376.2

Effect of powder metallurgy technology on properties of pure iron soft magnetic material

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  • 摘要: 利用粉末冶金技术制备纯铁软磁材料,在不同温度和压力下将不同粒径铁粉压制成生坯,并在保护气氛下进行烧结。结果表明:不同粒径铁粉混合有助于压坯密度的增加,适宜的压制温度可以有效地促进粉末流动,避免大尺寸孔洞的形成,优化组织。140℃、800 MPa温压条件下雾化铁粉压坯密度最高可达7.35 g·cm-3。对比常温压制,温压压坯烧结后孔洞分布均匀。烧结体密度随温度的升高而上升,雾化铁粉压坯在1250℃烧结后密度最高可达7.47 g·cm-3。在一定范围内,软磁材料磁性能与密度成正比,混粉压制试样的密度接近理论值,但在混合铁粉中,较细的铁粉夹杂于粗粉中,阻碍磁畴壁移动,造成饱和磁化强度(Ms)偏小、矫顽力(Hc)偏大的现象,Ms为205.51 emu·g-1,Hc为7.9780 Oe。
  • 图  1  铁粉物相组成(a)与显微形貌(b)

    Figure  1.  Phase composition (a) and microstructures (b) of iron powders

    图  2  生坯烧结工艺流程图

    Figure  2.  Sintering process diagram of iron powder green

    图  3  800 MPa常温压制不同粒径铁粉所得压坯密度

    Figure  3.  Compaction density of iron powders in different particle size proportion at room temperature and 800 MPa

    图  4  压坯密度与压制压力及温度的关系

    Figure  4.  Compaction density of iron powders at different temperatures and pressures

    图  5  不同压制压力和温度下压坯显微组织:(a)600 MPa,常温;(b)600 MPa,140 ℃;(c)700 MPa,常温;(d)700 MPa,140 ℃;(e)800 MPa,常温;(f)800 MPa,140 ℃

    Figure  5.  Microstructures of compaction at different pressures and temperatures: (a) 600 MPa, room temperature; (b) 600 MPa, 140 ℃; (c) 700 MPa, room temperature; (d) 700 MPa, 140 ℃; (e) 800 MPa, room temperature; (f) 800 MPa, 140 ℃

    图  6  压坯烧结体显微组织(常温压坯、1250 ℃烧结): (a)金相显微组织;(b)扫描电子显微组织

    Figure  6.  Microstructures of normal temperature compaction sintered at 1250 ℃: (a) metallographic microscopy; (b) scanning electron microscopy

    图  7  不同压制压力下压坯烧结体磁滞回线(常温压坯、1250 ℃烧结)

    Figure  7.  Magnetic hysteresis loop of normal temperature compaction sintered at 1250 ℃ in different pressures

    图  8  不同压制温度的压坯烧结体磁滞回线(800 MPa)

    Figure  8.  Magnetic hysteresis loop of sintered body at different compaction temperatures (800 MPa)

    表  1  原料铁粉化学成分及性能

    Table  1.   Chemical composition and properties of raw iron powders

    元素质量分数/% 氢损 松装密度/(g·cm-3) 流动性/[s·(50 g-1)]
    Fe C S P Si Mn
    99.500 0.008 0.008 0.010 0.040 0.080 0.15 2.7~3.1 26
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    表  2  不同粒径粉末配比方式

    Table  2.   Proportion of iron powders in different size distribution

    单一铁粉/目 不同粒径铁粉
    60%100目+其他粒径铁粉 60%200目+其他粒径铁粉 60%300目+其他粒径铁粉
    100(1#) 1# 40%200目(6#) 40%300目(11#) 40%400目(16#)
    200(2#) 40%300目(7#) 40%400目(12#) 40%500目(17#)
    300(3#) 40%400目(8#) 40%500目(13#) 20%200目+20%400目(18#)
    400(4#) 40%500目(9#) 20%100目+20%400目(14#) 20%200目+20%500目(19#)
    500(5#) 20%200目+20%300目(10#) 20%100目+20%500目(15#) 20%400目+20%500目(20#)
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    表  3  生坯压制工艺条件

    Table  3.   Compaction conditions of iron powder green

    温度/℃ 压力/MPa
    常温、100、110、120、
    130、140、150
    400、500、600、
    700、800
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    表  4  不同烧结条件试样的磁性能

    Table  4.   Magnetic properties of samples in different sintering condition

    烧结温度/
    烧结条件 饱和磁化强度,
    Ms/(emu·g-1)
    矫顽力,
    Hc/Oe
    1050 真空 197.89 7.46
    1150 真空 198.93 7.36
    1250 真空 205.50 7.98
    1250 氩气 204.44 7.48
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  • 收稿日期:  2018-06-12
  • 刊出日期:  2019-04-27

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