非晶粉末爆炸固结材料的磁性能

D0I:10.13374/j.issn1001053x.1994.04.006 第16卷第4期 北京科·技大学学报 Vol.16 No.4 1994Journal of University of Science and Technology Beijing Ag.1994 非晶粉末爆炸固结材料的磁性能 邱军)解子章》杨让)邵炳璜2)刘智跃2) 1)北京科技大学材料科学与上程系，北京1000832)中国科学院力学研究所 摘要本文研究了非晶粉术爆炸固结材料的磁性能.结果表明爆炸固结态样品磁性能表现为卧/氏、 初始磁导率偏低，不易磁化到饱和，矫顽力偏高，经低温短时保温退火处理后样品磁性能显著提 高，但过长的保温时间、较高的退火温度则会导致样品晶化而造成磁后退，40℃×20mi水淬 为最佳退火工艺条件. 关键词磁性，退火/非晶粉术，爆炸固结 中图分类号T℉124.83，TG115.27 The Magnetic Properties of the Explosive Consolidating Amorphous Powder Qiu Jun Xie Zizhang')Yang Rang'Shao Binghuang?)Liu Zhiyue2) 1)Department of Materials Science and Engineering.USTB.Beijing 100083.PRC 2)China Academy of Sciences ABSTRACT An investigation on magnetic properties of explosive consolidating amorphous powder is performed.The results indicate as follow:The consolidated specimen has weak magnetic properties such as low Br/Bs and um,not easy to get saturation magnetization and high coercivity.The magnetic properties are raised obviously after short time an- nealing at 380 c or 400 C.It can cause crystlization and magnetic retreat if annealing time is longer and temperature is higher.400 C x 20min and quenching by water is the best annealing process. KEY WORDS magnetism,annealing /amorphous powder.explosive consolidation 爆炸固结的优点在于冲击波作用的瞬间颗粒表面层聚集大量能量，以致颗粒表层具有极 高的升温率和降温率，能使非晶粉未颗粒保持原有的非平衡态组织特征4.爆炸固结技术比 较适合于硬度较高的金属粉未，如高速钢粉末和非晶粉术的固结).特别是非晶粉末的爆炸 固结引起了国内外的广泛重视· 非晶材料的最终磁学性能与随后的热处理工艺密切相关·虽然非晶合金基本上呈现各向 1994-01-14收稿 第一作者男27岁讲师博士 ◆国家“863高科技资助项日

第￾ 卷 第 ￾期 ￾￾￾ 年 ￾月 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾雌 ￾ ￾￾￾￾ 非 晶粉末爆炸 固结材料 的磁性 能 ’ 邱 军 ’￾ 解子 章 ” 杨 让 ’￾ 邵 炳磺 ￾￾ 刘智跃 ￾， ￾ 北 京科技 大 学 材 料 科 学 与 工 程 系 ， 北 京 ￾侧洲〕￾￾ ￾ 中 国科 学 院力 学 研 究 所 摘要 本文研究 了 非 晶粉末爆 炸 固结材料 的磁性 能 ￾ 结果 表 明爆 炸 固结 态样 品磁性 能表 现 为 ￾凡 、 初 始磁 导率偏 低 ， 不 易磁 化到 饱 和 ， 矫顽 力偏 高 ￾ 经低 温 短 时保温退 火处理后 样 品 磁性 能显著提 高 ， 但过长 的保温 时 间 、 较高 的退 火温度则 会导致样 品 晶化而 造 成磁 后退 ， 《旧 ℃ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾ 水 淬 为最佳退 火 工 艺条件 ￾ 关键词 磁 性 ， 退 火 ￾非晶 粉末 ， 爆 炸 固结 中图分类号 ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ， ￾￾ ￾巧 ￾ ￾ ￾’￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ’ ￾￾￾ ￾￾ ’￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾’￾ 物 ￾￾ 尺￾￾夕” ￾￾￾ 刀￾￾￾￾￾￾￾” ￾￾￾ ￾￾卿 ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ， ￾￾￾￾ ， ￾￾一￾一￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾ 心 ￾￾￾ ￾￾￾￾以￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ 赵￾ ， ￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾ 以￾ ￾￾￾ ￾洲￾￾双￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾盼￾ 正 ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ℃ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾瑙￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾￾， ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ 爆 炸 固结 的优 点在 于 冲 击 波 作 用 的瞬 间颗粒 表 面 层 聚集 大量 能量 ， 以致 颗 粒 表 层具有 极 高 的升温率 和 降温 率 ， 能使非 晶粉 末 颗 粒保 持原有 的非平衡态组织特征 ￾’一 召 ￾ ￾ 爆炸固结技术 比 较 适合于 硬 度 较 高 的金 属 粉末 ， 如 高速 钢粉 末 和 非 晶 粉末 的固结 ￾’￾ ￾ 特 别 是 非 晶粉末 的爆 炸 固结 引起 了 国 内外 的广 泛 重 视 ￾ 非 晶材 料 的最 终 磁 学性 能 与 随后 的热处理 工 艺 密切 相 关 ￾ 虽 然 非 晶合金 基本上 呈 现各 向 ￾望拜 一 ￾ 一 ￾ 收 稿 第一 作 者 男 ￾ 岁 讲师 博 士 国 家 “ ￾￾￾ ” 高科 技 资助 项 目 ＤＯＩ：１０．１３３７４／ｊ．ｉｓｓｎ１００１－０５３ｘ．１９９４．０４．００６

Vol.16 No.4 邱军等：非晶粉末爆炸固结材料的磁性能 331. 同性，但任何制备态都存在各向异性，尤其是在爆炸固结后样品中的缺陷增多、内应力集中较 严重的情况下，可通过在一定温度和时间的退火处理消除或改善结构起伏、内应力、缺陷 等对磁性能的影响.本文研究非晶软磁材料最终性能，特别是B·以。、H等以及热处理工艺条件. 1 实验原材料及实验方法 非晶粉末由非晶带剪切、研磨制成.在一定的固结参数下获得爆炸固结态C0基非晶粉 末样品，其致密度均在98.5%以上，且全部保持非晶状态) 在文献[4~6]的实验基础上制定了长时间退火和短时间退火工艺，如表1所示， 表1非品样品退火工艺 Table 1 Amnealing processes of amorphous alloys T/℃ 保温时间/h 380 6 6 24 400 6 3 6 12 18 24 420 注：冷却方式一水淬，保护气氛一氩气· 实验中采用的Co基非晶材料晶化温度Tm=514℃，居里点Te=397℃·显然，退火温 度应低于Ty在居里点温度以下退火时会感生方向有序，但由于长时间退火往往导致晶 化，因此在研究长时间退火工艺时必需考虑到降低退火温度，这是制定380℃退火工艺的原 因，采用水淬的方式是为了避免在冷却过程中感生方向有序而引起磁后退·为防止氧化采用 氩气做保护气氛·用感应冲击法进行磁性测量· 2 非晶材料的磁性能 2.1C0基非晶粉未爆炸固结态的磁性能 表2C0基非晶粉末爆炸固结样品的磁性能 Table 2 Magnetic properties of cobalt-base amorphous powder 样品 n/% B/T B./T B./B 4,*、x10-'/Hm1Hc/Am' 4m,×10-3/Hm1 98.7 0.591 0.159 0.268 2.40 23.95 4.74 2 98.8 0.568 0.192 0.338 2.40 28.81 4.20 3 99.1 0.5860.145 0.248 2.40 26.58 3.75 99.3 0.5600.148 0.264 2.40 25.94 3.68 5 99.5 0.551 0.172 0.312 2.40 21.72 521 6 99.7 0.633 0.192 0.304 2.40 20.77 5.45 注：·0.79%A/m下的测量值

￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ 邱军等 ￾ 非晶 粉末 爆炸 固结材料 的 磁性 能 ￾￾ · 同性 ， 但 任何 制 备态都存 在 各 向异 性 ￾ 尤 其是在爆炸 固结后样 品中的缺陷增多 、 内应力集中较 严 重 的情 况 下 ， 可 通 过 在 一 定 温度 和 时 间 的退 火 处理 消 除或 改 善 结 构 起 伏 、 内应 力 、 缺 陷 等对磁性 能 的影 响 ￾ 本 文研究 非 晶 软磁 材料 最 终性 能 ， 特别是 ￾ ￾ ‘ 、 ￾等 以及热处理工艺条件 ￾ ￾ 实验原材料及 实验方 法 非 晶粉末 由非 晶带剪切 、 研 磨 制成 ￾ 在 一 定 的 固结参数 下 获得 爆 炸 固 结 态 ￾ 基 非 晶 粉 末样 品 ， 其致 密度 均在 ￾ ￾ ￾￾ 以 上 ， 且 全 部保 持非 晶状 态 ￾’￾ 在 文献 阱 一 ￾ 的实验基 础 上 制 定 了长 时 间退 火 和短 时 间退 火工 艺 ， 如表 ￾所示 ￾ 表 ￾ 非晶样品退火工 艺 ￾决 ￾ ￾￾渊 ￾嗯 ￾￾￾笼￾，污 ￾ ￾￾长抑加肠 ￾肠刁￾ ￾￾℃ 保 温 时 间 ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ︸ 一￾ ￾ 土一￾ 一一￾ 一一￾￾￾￾ 绷￾ 注 ￾ 冷却方式一 水淬 ， 保护气氛一 氢气 ￾ 实验 中采 用 的 ￾ 基 非 晶材 料 晶化 温度 ￾。 二 ￾ ￾℃ ， 居 里 点 ￾ ￾ ￾￾ ℃ ￾ 显 然 ， 退 火 温 度应低 于 ￾ ￾￾ ￾ 在 居 里 点温 度 以 下退 火 时 会感 生 方 向有 序 ， 但 由于 长 时 间退 火 往 往 导 致 晶 化 ， 因此 在研究 长 时 间退 火工 艺 时必需 考 虑 到 降低 退 火 温度 ， 这是 制 定 ￾￾ ℃ 退 火 工 艺 的 原 因 ￾ 采 用 水淬 的方 式 是 为 了避 免在 冷却 过程 中感 生方 向有序 而 引起磁后 退 ￾ 为 防止 氧 化采用 氢气做保护气 氛 ￾ 用 感 应冲击 法 进行 磁性 测 量 ￾ ￾ 。 ￾ 非晶材料的磁性能 ￾￾ 基非 晶粉末爆 炸 固结 态 的磁性能 表 ￾ ￾￾ 基非晶粉末爆炸 固结样 品的磁性能 ￾决 ￾ ￾魂脾应 】州那￾￾巴 ￾ ￾加】￾一 加哭 田￾￾叮如￾‘ ￾〕￾山叮 样 品 川￾ 凡￾￾ ￾￾￾ ￾￾凡 召 ，￾， ￾ ￾￾ 一 ，￾￾ ￾ 一 ’ ￾ ￾ ￾￾ ￾ 一 ’ ￾ ￾ ， ￾ ￾￾ 一 ， ￾￾ ￾ 一 ’ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾了 ￾亡 ‘￾￾ ￾ ，二 … ，︸亡、、 ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ︸乙，乙，￾，勺‘， ￾ 洲￾翔 ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾印￾￾以︸匕尸气亡￾￾ ︺，八︸，￾气、﹃﹃产且‘才 ￾￾￾八 ︸，￾ 卯￾ 片￾￾，︸亡了月、 注 ￾ ￾ 住￾￾ ￾ ￾￾ 下 的测 量 值

332 北京科技大学学报 1994年No.4 从表2中的数据看，虽然爆炸固结样品的密度极高，但磁性能并不好，Bs最高值为 0.633T,矫顽力明显偏高，达25A/m左右. 剩磁B是指铁磁体磁化到饱和后去掉外磁场，在磁化方向保留的磁矩，剩磁比B,/B、在 理论上由各向异性大小和磁化方向决定.表2中低B./B、值(0.3左右)说明样品各向异性 严重，表现为初始磁导率偏低，矫顽力偏高，不易磁化到饱和，样品软磁性能差， 2.2非晶粉末爆炸固结样品退火工艺对磁性能的影响 为了提高爆炸固结样品的软磁性能，改善样品各向异性的后续热处理是必要的，图】是 380℃、400℃下非晶样品的B,/Bs值与退火时间的关系曲线·把B,/Bs值作为各种因素 综合影响材料各向异性的衡量值、可从图1看到两个温度下B,/Bs值变化趋势基本一致， 只是4O0℃时其值较高，而且曲线上一般都存在最佳值，这个值在1h左右退火时出现，最 高达B./B、=0.44,最佳值维持范围并不太宽，原因在于非晶态物质结构非稳定性·一旦退 火时间或温度稍控制过高，性能将明显改变.根据B,/B值，可以认为400℃×1h的退火工 艺对消除爆炸固结引起的各向异性是有效的，但这并不意味着试样在此时磁性能最好，因为 长时间加热，非晶材料（尤其是爆炸固结非晶材料)无法保持性能的稳定，400℃不同时间 保温退火样品的X射线衍射分析表明，4O0℃×1退火样品中已析出大量结晶相(3)， 图2是380℃、400℃，1h以上长时间保温退火后样品的4m、Hc、Bs变化曲线.由于样品 中结晶相的析出，非晶软磁性能遭到破坏，降到极低水平， 6-380℃ -40o℃10E 0.44 036 0.5 6 He 的 0.28 0.3 300℃ 0.20 400℃ 01 6 12 18 24 0 t/h 12 18 24 t/h 图1不同保温时间退火后的B/B3值变化曲线 图2长时间保温退火样品的磁性能 Fig.1 The B,/Bs curves of specimen at varied Fig.2 Magnetic properties of the specimen annealing time at long time arealing 从X射线衍射分析看s1,保温时间小于30mi时，在400℃的退火不会引起晶化现象， 因此应进一步研究短时保温退火工艺对样品磁性能的影响.表3列出了380℃，400℃、420℃ 在10min短时保温退火后的磁性能.其中420℃发生了严重的磁后退现象，而380℃、 400℃处理后的样品磁性能剧烈上升，以400℃×I0min退火工艺最佳.表4给出在400℃ 短时保温退火样品的磁性能.可以确定非晶爆炸固结体的最佳退火工艺为400℃×20mi保温

· ￾￾￾ · 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾ 年 ￾￾ ￾ ￾ 从 表 ￾ 中 的 数据 看 ， 虽 然 爆 炸 固 结 样 品 的 密 度 极 高 ， 但 磁 性 能 并 不 好 ￾ ￾￾ 最 高 值 为 ￾￾￾￾ ， 矫顽 力 明显偏 高 ， 达￾￾ ￾￾ 左右 ￾ 剩 磁 ￾是指 铁磁体磁化到 饱和后 去掉外 磁 场 ， 在 磁 化方 向保 留的磁矩 ￾ 剩 磁 比 ￾ ￾ ￾ 在 理论上 由各 向异 性大 小 和 磁 化 方 向决定 ￾ 表 ￾ 中低 ￾ ￾ ￾￾￾ 值 ￾住￾左 右 ￾ 说 明 样 品 各 向异 性 严重 ， 表 现 为初 始磁 导率偏 低 ， 矫 顽 力偏 高 ， 不 易 磁 化 到 饱 和 ￾ 样 品软磁 性 能差 ￾ ￾ ￾ ￾ 非 晶粉末爆 炸 固结样 品退 火工 艺对磁 性能 的影 响 为 了提 高爆 炸 固结 样 品 的 软 磁性 能 ， 改 善样 品各 向异性 的后 续 热处理 是 必要 的 ￾ 图 ￾是 ￾￾ ℃ 、 ￾￾ ℃ 下 非 晶样 品 的 ￾ ￾ ￾￾￾ 值 与 退 火 时 间 的 关 系 曲 线 ￾ 把 ￾ ￾ ￾￾、 值作 为 各 种 因 素 综合影 响材料 各 向异 性 的 衡 量 值 ， 可 从 图 ￾看 到 两 个 温 度 下 ￾ ￾ ￾￾、 值 变 化 趋 势 基 本 一 致 ， 只是 ￾￾ ℃ 时其值较 高 ， 而且 曲线上 一般都存在 最佳值 ， 这 个 值 在 ￾ 左 右 退 火 时 出 现 ， 最 高 达 ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾科 ￾ 最 佳 值维持 范 围并 不 太 宽 ， 原 因在 于 非 晶态物 质结构非稳 定性 一旦退 火 时间或温度稍控制过 高 ， 性能将明显改变 ￾ 根据 ￾ 「 ￾￾￾值 ， 可 以认 为￾￾ ℃ ￾ ￾ 的 退 火 工 艺 对消 除爆 炸 固结 引起 的各 向异性 是 有 效 的 ， 但 这并 不 意 味着 试样 在 此 时磁性 能最 好 ， 因为 长 时 间加 热 ， 非 晶材 料 ￾尤 其 是爆 炸 固结非 晶 材料 ￾无法 保持 性 能 的稳 定 ￾ ￾￾ ℃ 不 同 时 间 保温退 火样 品 的 ￾ 射线衍 射分 析表 明 ， ￾￾￾℃ ￾ ￾ 退 火 样 品 中 已 析 出大 量结 晶相 〔’￾ ￾ 图 ￾是 ￾￾ ℃ 、 ￾￾ ℃ ， ￾ 以上长时间保温退 火后 样 品的 户￾ 、 ￾ ￾ 、 ￾、 变 化 曲线 ￾ 由于样 品 中结晶相 的析 出 ， 非 晶软磁 性 能遭到 破 坏 ， 降到 极 低 水平 ￾ ·众咬￾ 国︵￾ 乞一︶芝水￾。 ￾￾。一 ￾ 熹 ￾ ￾ 了尸 了￾犷 二黔未 卜 蔺 ￾ ￾ ￾ 于 ￾ ￾ ￾ 乍二二不达￾ ￾ ‘ ￾￾叹布 健 艺￾ 望翔 ￾￾ 时、妇越属 ￾￾￾ 图 ￾ 不 同保温时 间退 火后 的￾ ￾ ￾￾￾ 值变化 曲线 瑰 ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾印“血￾￾印 ￾￾ ￾田血月 ￾田幽曲弓 如犯 ￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￡￾￾ 图 ￾ 长 时 间保 温退 火样 品 的磁性能 瑰 ￾ ￾ ￾￾卯川￾ ￾肋￾峭币岛 ￾ ￾瓦， ￾￾”￾￾￾￾ ￾ 卜月唱 ￾￾祀 ￾ ￾吨 从 ￾ 射线衍 射分 析看 ￾’￾ ， 保温 时 间小 于 ￾ 而 ￾ 时 ， 在 ￾￾ ℃ 的退 火 不 会 引 起 晶 化 现 象 ， 因 此应进一步 研究 短 时保 温退 火工艺对样 品磁性能的影响 ￾ 表 ￾列 出了 ￾￾ ℃ 、 ￾￾℃ 、 ￾￾℃ 在 ￾伍面￾ 短 时 保 温 退 火 后 的 磁 性 能 ￾ 其 中 ￾￾ ℃ 发 生 了 严 重 的 磁 后 退 现 象 ， 而 ￾￾ ℃ 、 《￾￾℃ 处理后 的样 品磁性 能剧 烈 上 升 ， 以 ￾￾ ℃ ￾ ￾￾而￾ 退 火工 艺最佳 ￾ 表 ￾给 出在 ￾￾ ℃ 短 时保温退 火样 品 的磁 性 能 ￾ 可 以 确 定 非 晶爆 炸 固结 体 的最 佳退 火工艺为 ￾￾℃ ￾ ￾￾￾￾￾ 保温

Vol.16 No.4 邱军等：非晶粉末爆炸固结材料的磁性能 .333· 处理，4升高148%，Hc下降64%. 由此可见，在短时保温退火不引起晶化的前提下由于改善了爆炸态样品的各向异性（见 图1)，非晶样品的磁性能得到较大的提高· 表310mi血保温退火磁性能 Table 3 The magnetic properties at 10min amealing 退火温度/℃ Bs/T Hc/Am 4m,×10-3/Hm'H./Am 4,×10-3/Hm-1 Hi/Am 380 0.595 1432 7.81 8.75 2.53 0.796 400 0.577 10.74 10.50 4.77 5.81 0.796 420 0.438 598 0.23 14.3 注：爆炸态4m=5.2×10-3H/m,Hc=21.72A/m,n=99.6% 表4400℃下短时保温退火磁性能 Table 4 The magnetic properties at short time annealing of 400c 退火时间/min Am Hc 处理态，×103/Hm'提高幅度/% 处理态/Am1下降幅度/% 10 10.49 102 10.74 50.5 20 12.94 148 7.80 64 30 8.17 少 15.68 27.8 注：爆炸态4m=5.2×10-小Hm,Hc=21.72Am',7=99.6% 3讨论 (1)虽然C0基非晶材料是各向同性的，且s→0，但在爆炸固结强动载荷的作用下非 晶合金内部不可避免地存在着较大的应力场.由磁弹性能公式E=-1.51。·σ0s2少（中为内 应力与磁化方向夹角)可知，样品中存在应力一磁致伸缩耦合的各向异性·此外，爆炸固结 过程中缺陷（如裂纹）增多，以及操作过程中的杂质和少量其他合金如铁等也是引起各向异 性的原因，从而使得其软磁性能变差， (2)实验结果表明，虽然400℃、Ih退火可以有效地改善材料的各向异性，但保温时 间大于30mi的长时间退火将引起非晶样品的晶化，造成软磁性能急剧下降；保温时间小于 30mi血，在保持非晶状态的同时，消除了部分内应力及缺陷，使得样品的软磁性能急剧升 高，尤以400℃、20min退火工艺为最佳. (3)从表5可以看到，与非晶带相比，虽然爆炸固结样品的致密度极高，但其软磁性能 却低于非晶带的水平.这一结果和透射电镜观察、RDF测试研究结果[)都表明，爆炸固结 样品在低温短时退火时虽未晶化.但仍然可能因剩余内应力、缺陷及退火过程中发生的结构 驰豫引发各向异性，影响样品软磁性能的进一步提高.图2中400℃、20min退火样品的 B,/Bs值仅为0.31，说明样品中仍然存在较严重的各向异性

￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ 邱军等 ￾ 非晶粉末爆 炸 固结材 料 的磁性 能 · ￾￾ · 处理 ， 气 升高￾￾￾ ， ￾ 下 降￾￾ ￾ 由此 可见 ， 在短 时保温退 火不 引起 晶化 的前提下 由于 改 善 了爆炸 态样 品 的各 向异 性 ￾见 图 ￾ ， 非 晶样 品 的磁性 能 得 到 较大 的提 高 ￾ 裹 ￾ ￾加￾加 保沮退 火磁性能 ￾决 ￾ ￾飞巴 ￾￾脚欢 户却段自 ￾ ￾伪￾血 ￾ 恤犯 退火温 度 ￾℃ ￾￾ ￾￾ ￾ 。 ￾￾ ￾ 一 ， 。￾ ， ‘ ￾￾ 一 ，￾￾ ￾ 一 ， ￾ 。 ￾￾ ￾ 一 ， ￾ ￾， ￾ ￾￾ 一 ， ￾￾ ￾ 一 ’ 万 ￾￾腼 一 ， ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ 喇刃 ￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ — — 注 ￾ 爆炸 态 拜。 ￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾ 一 ’ ￾ ￾￾ ， 月 ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾￾￾￾￾， 叮￾ 卯 ￾ ￾￾ 表 ￾ 喇到】℃ 下 短时保温退 火磁性能 ￾决 ￾ ￾飞比 ￾￾邵州比 少雌”￾留 ￾ 目扣￾ 血姆 ￾”丘毛 ￾ 《川￾℃ 退火 时 间 ￾￾ 召。 ￾￾ 处理态 ， ￾ ￾ 一 ， ￾￾￾ 一 ’ 提 高幅度 ￾￾ 处理态 ￾￾￾ 一 ’ 下 降幅度 ￾￾ 内‘￾产 ︸且二￾￾￾￾月 ￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ ￾即 刃￾ 研 ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ 注 ￾ 爆 炸态 拜 ￾ ￾ ￾ ￾ ￾‘ ￾￾ ，￾ ￾ 一 ’， ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ 一 ’， 叮￾ 卯石￾ ￾ 讨 论 ￾￾ 虽然 ￾ 基 非 晶材 料 是 各 向同性 的 ， 且 又￾ 一 ￾ ， 但在爆 炸 固 结 强 动 载 荷 的作 用 下 非 晶合金 内部 不 可 避 免 地存 在着较大 的应 力 场 ￾ 由磁 弹性 能公式 ￾ ￾ 一 ￾ ￾ ￾又 ￾ · 。 ￾￾’少￾价为 内 应力 与磁化方 向夹 角 ￾可 知 ， 样 品 中存在 应力 一 磁 致 伸缩藕 合 的各 向异性 ￾ 此外 ， 爆炸 固结 过程 中缺 陷 ￾如 裂纹 ￾增 多 ， 以 及 操 作过 程 中的杂质 和 少量其他合金 如铁等 也是 引起各 向异 性 的原 因 ， 从而使得 其 软磁性 能 变 差 ￾ ￾ 实验结果 表 明 ， 虽 然 ￾￾ ℃ 、 ￾ 退 火 可 以 有 效 地 改 善 材 料 的 各 向异 性 ， 但 保 温 时 间大于 ￾伪￾￾￾￾ 的长 时 间退 火将 引起 非 晶样 品 的晶化 ， 造 成 软磁性 能 急剧 下 降￾ 保温 时 间小于 ￾￾面￾ ， 在 保 持 非 晶 状 态 的 同 时 ， 消 除 了 部 分 内应 力 及 缺 陷 ， 使 得 样 品 的 软 磁 性 能 急 剧 升 高 ， 尤 以 ￾￾ ℃ 、 ￾￾￾￾￾ 退 火工 艺 为最佳 ￾ ￾ 从表 ￾可 以 看到 ， 与非 晶带相 比 ， 虽 然爆 炸 固结样 品的致 密度极 高 ， 但其 软磁性 能 却低于 非 晶带 的水平 ￾ 这 一结 果 和 透 射 电镜 观 察 、 ￾￾￾ 测 试研 究 结 果 ￾’￾都 表 明 ， 爆 炸 固 结 样 品在低 温 短 时退 火 时虽未 晶化 ￾ 但仍然 可 能 因剩余 内应力 、 缺 陷及 退 火过程 中发 生 的结构 驰豫 引 发 各 向异 性 ， 影 响样 品 软 磁 性 能 的 进 一 步 提 高 ￾ 图 ￾ 中 ￾￾ ℃ 、 ￾￾面￾ 退 火 样 品 的 ￾￾￾￾ 值仅为 ￾￾ ， 说 明样 品 中仍 然存 在 较严重 的各 向异性 ￾

…334 北京科技大学学报 1994年No.4 (4)除应力引起的各向异性外， 表5爆炸样与非晶带磁性能比较 非晶材料中主要存在二类各向异性· Table 5 The magnetic properties of explosive 第一类是结构和成分各向异性，即C0 consolidating aloy and amorphous belt 基非晶材料制备态总存在微结构的各 样品 状态n/%Bs/THc/Am4,×10-/Hm- 向异性，这是由它短程有序、长程无 烧结态99.60.67 29.44 4.15 序的原子排列决定的門.在极低温度下 爆炸态 处理态99.60.64 7.80 1294 (如70~85℃)结构驰豫会引起磁导 理论态1000.66111 90.85 率的衰减，这个过程需要较长时间， 非品带 使用态620.411.11 56.17 目前认为磁导率的下降是由于非晶材 料中微观各向异性缺陷在一定情况下，在畴壁中发生重排所致，不过，在高于居里温度退火 时，这个驰豫值引起的性能下降可以忽略).第二类是方向有序各向异性，即C0基非晶材料 在低于居里温度下退火时在磁畴尺寸内产生原子的方向有序排列· 实验中380℃、400℃退火，靠近居里点(Tc=397℃)，特别是在380℃退火时上述两 类各向异性的影响是不可避免的.这是380℃样品磁性能低于4O0℃退火样品的一个原因， 4结论 (1)380℃和400℃短时保温退火急剧提高爆炸固结样品的软磁性能.最佳退火工艺为 400℃、20min水淬，此时B可达6.4×101T,Hc为7.8A/m,4值为1.3×10-2H/m. 4O0℃短时保温退火虽未发生晶化，但因各向异性的影响，样品软磁性能仍达不到非晶 带的水平.420℃、10min退火导致严重的磁后退. (2)虽然爆炸固结非晶粉未样品的致密度在98%以上，但因样品中各向异性较严重， 故软磁性能不高，表现为B/B，初始磁导率偏低，不易磁化到饱和，矫顽力偏高， (3)经保温时间大于1的长时间退火处理后样品发生晶化，磁性能急剧下降， 参考文献 1 Schwarz R B,et al.A Theory for the Shock-Wave Consolidation of Powders.Acta Metall,1984, 32(⑧8)：1243 2 Raybould D.The Properties of Stainless Steel Compacted Dynamically to Produce Cold Interparticle Welding. J Mater Sci,1981,16:58 3邱军，金属粉末爆炸固结技术及理论：[博士学位论文】.北京：北京科技大学材料系，1992. 4杨勇强.非品粉末的爆炸固结：[顾士学位论文】.北京：北京科技大学材料系，190 5陈国钧等，金属软磁材料及其热处理.北京：机械工业出版社，1986 6罗阳，非晶磁性材料的应用现状，金属材料研究，1986.12(2)：19

￾￾￾ 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾卯￾年 ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ 除应力 引起 的各 向异性 外 ， 非 晶材料 中主 要存 在 二类各 向异 性 ￾ 第一类是 结 构 和 成分各 向异 性 ， 即 助 基 非 晶材料 制 备态总存在 微结 构 的各 向异性 ， 这是 由它 短程有 序 、 长程 无 序 的原子排列 决定 的阎 ￾ 在 极 低 温 度下 ￾如 ￾ 一 ￾ ℃ ￾结 构驰豫 会引起 磁 导 率 的衰减 ， 这个过程需 要 较长 时 间 ￾ 目前 认 为磁 导率 的下 降是 由于 非 晶材 表 ￾ 娜炸样与非晶带磁性能比较 ￾’￾￾比￾ ￾触 ￾哪阵血 州那￾廿曰 璐 峨咖幽 ￾ 以￾加曲白伪毛 哑理 ￾回 朋￾帕翻￾ ￾日￾ 样 品 爆炸态 川 ￾ 卯 ￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ 一 ’ 料 ， ￾ ￾￾ 一 ，￾￾￾ 一 ’ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾ 姚￾￾ ￾麟 ￾劝 ￾￾￾ 非晶带 状 态 烧结 态 处理 态 理论 态 使用态 ￾ ￾ 肠 ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾ 如 ￾ ￾￾ 肠 ￾ ￾￾ 料 中微观各 向异 性 缺 陷在 一 定 情 况 下 ， 在 畴壁 中发 生 重 排 所 致 ￾ 不过 ， 在 高于 居 里 温 度退火 时 ， 这 个 驰 豫 值 引 起 的性 能 下 降 可 以 忽 略￾ ￾ 第二 类 是 方 向有序各 向异性 ， 即￾基非晶材料 在 低于 居 里温 度 下退 火 时在 磁 畴尺 寸 内产 生 原子 的方 向有 序 排列 ￾ 实 验 中 ￾￾ ℃ 、 粼卫〕℃ 退 火 ， 靠近居 里点 ￾￾ ￾ ￾￾ ℃ ￾ ， 特别是 在 ￾￾ ℃ 退 火 时 上 述 两 类 各 向异性 的影 响是 不 可 避 免 的 ￾ 这是 ￾￾℃ 样 品磁性 能低 于 ￾以〕℃ 退 火样 品 的一个 原因 ￾ ￾ 结 论 ￾￾ ￾￾ ℃ 和 粼刃 ℃ 短 时保 温退 火 急剧 提 高爆 炸 固结 样 品 的软磁性 能 ￾ 最佳 退 火 工 艺 为 ￾￾ ℃ 、 ￾￾而￾ 水 淬 ， 此 时 ￾ 可 达 ￾￾￾ ￾￾ 一 ，￾ ， ￾￾ 为 ￾￾￾￾￾ ， 拜 值 为 ￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾ 月戒洲￾℃ 短 时保 温退 火 虽 未 发 生 晶 化 ， 但 因 各 向异性 的影 响 ， 样 品软磁性 能仍达不 到 非 晶 带 的水平 ￾ ￾￾ ℃ 、 ￾伽￾￾￾ 退 火 导致 严重 的磁后 退 ￾ ￾￾ 虽 然爆 炸 固结 非 晶 粉 末 样 品 的 致 密 度 在 ￾￾ 以 上 ， 但 因样 品 中各 向异 性 较 严 重 ， 故 软磁性 能 不 高 ， 表 现 为 ￾￾￾ ， 初 始磁 导率偏低 ， 不 易磁化到 饱和 ， 矫顽 力偏 高 ￾ ￾ 经保温 时 间大于 ￾ 的长 时 间退 火处理后 样 品发生 晶化 ， 磁性 能 急剧 下 降 ￾ 参 考 文 献 ￾土，花“￾ ￾ ￾ ， ￾ ￾ ￾ ￾ 卫长幻￾ ￾￾ 此 ￾执又￾￾￾￾祀 ￾卿】允场由￾ ￾ ￾认￾￾￾ ￾ ￾￾以 ￾￾￾ ， ￾ ￾ ， ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾”喇 ￾ ￾ ， ￾￾祀 ￾￾￾￾匕 ￾ ￾￾￾￾￾￾￾洛 ￾枉无￾￾几￾￾叻刃 ￾班祖￾沁止￾ ￾ ￾￾￾盯 ￾￾ ￾￾￾班￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾面 ， ￾￾￾ ， ￾￾￾￾ 邱军 ￾ 金属 粉末爆炸 固结技 术及理论￾ ￾博士 学位论文 ￾ ￾ 北京 ￾ 北京科技大 学材料 系 ， ￾男￾ ￾ 杨 勇强 ￾ 非 晶 粉末 的爆炸 固 结 ￾ 【硕士 学位论文 ￾ ￾ 北京 ￾ 北京科技大 学材 料系 ， ￾ 男￾ 陈国钧等 ￾ 金属 软磁材料及其热处理 ￾ 北 京 ￾ 机械工 业 出版社 ， ￾￾￾ 罗 阳 ￾ 非 晶磁性材料 的应 用现状 ￾ 金属 材料研究 ， ￾￾￾ ， ￾ ￾￾ ￾ ￾