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最終熱處理為高溫退火,由它保證產(chǎn)品的性能。
(1)退火介質(zhì)。處理在保護(hù)氣氛中進(jìn)行。這除了使合金進(jìn)一步凈化外,還可防止鋁的滲氨和高溫?fù)]發(fā)。目前較多采用氫氣氣氛,效果較好。爐內(nèi)氣氛的露點(diǎn)應(yīng)在-60℃以下。也可采用真空。在空氣中處理時,合金的磁性能下降。
(2)加熱條件。升溫速度對磁性影響不大,多隨爐升溫,時間約2h.在再結(jié)晶溫度(約750℃)附近放慢升溫速度對晶粒長大有利,于磁性也有好處。高溫退火的目的是使軋制后的合金發(fā)生再結(jié)晶,消除加工硬化;通過擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)凈化;獲得無序的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和粗化品粒,為使產(chǎn)品最終獲得高磁性創(chuàng)造條件。加熱溫度應(yīng)遠(yuǎn)高于圖27中FeAl的有序無序轉(zhuǎn)變溫度。例如,1J16和1J13的退火溫度多定在1100℃左右,保溫時間一般采用2h;溫度低時采用3h。
(3)冷卻規(guī)范。加熱后進(jìn)行爐冷,冷卻速度約為100℃/h.爐冷比控制降低的效果好。冷卻規(guī)范對合金的性能有重要作用。各種牌號鐵鋁合金的性能要求相差較大,它們的冷卻方法有明顯的不同。
1J16要求高的磁導(dǎo)率和低的矯頑力,希望各向異性常數(shù)Ki和飽和磁致伸縮系數(shù)λs同時具有較低值。根據(jù)圖27,可由快冷(或淬火)來控制合金的有序度。關(guān)鍵是掌握快冷開始溫度。溫度過高應(yīng)力太大,過低則有序度過高,一般以600~700℃開始快冷較為適宜。實(shí)踐表明,在650℃淬火μi和μm都最大。為了保證淬火速度,可采用冰水作冷卻介質(zhì),生產(chǎn)上也可采用冰鹽水、水、油或其他冷卻劑。
1J13要求高的飽和磁致伸縮系數(shù)λ。所以合金冷卻時,在730℃附近必須緩慢進(jìn)行,使α相有序化;而在520℃左右更緩慢進(jìn)行,以使其轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3Al有序結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)表明,這個合金在氫氣中以小于250℃/h的速度冷卻通過520℃時,可以獲得最大的磁致伸縮系數(shù)。
1J12要求兼有較高的磁導(dǎo)率和磁感應(yīng)強(qiáng)度。根據(jù)圖27,冷卻時合金在約470℃發(fā)生磁性α無序固溶體向磁性Fe3Al有序固溶體的轉(zhuǎn)變。如果從470℃以上緩慢冷卻,當(dāng)有序化較充分時,各向異性常數(shù)Ki 趨于零值(見圖28c),有利于獲得高磁導(dǎo)率(見圖28a).如果較快冷卻(淬火),則Ki 值較大,磁導(dǎo)率降低。飽和磁致伸縮系數(shù)λs 的情況與磁導(dǎo)率相反(見圖128c)。可見Ki與λs 不能同時都趨于零。為了獲
得最佳磁性能,確定最佳冷卻制度,特別是Fe3Al有序化溫度以下的冷卻速度或冷卻溫度,具有重要意義。目前主要依靠試驗(yàn)來確定。
1J6要求具有高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。合金在熱處理過程中不發(fā)生有序化轉(zhuǎn)變。一般采用比較簡單的緩慢冷卻方法。出爐溫度較低,以降低矯頑力和提高磁導(dǎo)率。為了提高磁性,退火后進(jìn)行一次磁場熱處理。其工藝為:在氫氣中重新加熱至700-750℃,外加1200~1600A/m的磁場,保溫2~4h,然后以50℃/h的速度冷卻到250℃
出爐。
以上四種鐵鋁合金的熱處理工藝見表8 。
