杨建平等：冷却速率对高碳铬铁粉电磁性能的影响 ·509* 2实验结果与讨论 固过程中应析出包晶相(Cr,Fe),C,而本实验的冷却 速率不能维持体系的平衡凝固，导致包晶反应极其微 2.1不同冷却速率下高碳铬铁显微组织结构研究 弱，(Cr,Fe)2aC6的生成受到抑制，不易被检测观察.为 图1为不同冷却速率下的高碳铬铁金相组织图 了进一步分析主要物相的晶体结构，将三组样品的X 由图可知随着冷却速率的提高，初生碳化物晶粒逐渐 射线衍射峰比对X射线衍射标准卡片.炉冷，空冷高 变细变小，但在高碳铬铁中的含量却呈增大的趋势：初 碳铬铁的(Cr,Fe),C,晶胞衍射峰对应的晶面指数为 生碳化物因冷却收缩而产生的孔洞数目及尺寸随冷却 (411)、(600)、(402)、(601)和(920)，属于于六方结 速率的增大而减少和降低.结合图2的X射线衍射图 构：水冷样品的(Cr,Fe),C,晶胞衍射峰对应的晶面指 谱分析，三组高碳铬铁均主要由初生相(C,Fe),C,、共 数为(150)、(151)、(060)和(222)，属于正交结构. 晶相(Cr,Fe),C,Crfe、(Cr,Fe)zsCo-CrFe及片状石墨 CrFe的晶胞结构不随冷却速率的变化而改变，均为体 相组成.除了以上物相外，还检测到(Fe,Cr),C和 方立心结构 (Cr,Fe),C,的存在.据陈津等四的研究，高碳铬铁凝 为确定各元素在高碳铬铁主要物相中的分配情况 200m 200um 200um 1一初生相：2一共晶相：3一孔洞 图1不同冷却速率下高碳铬铁金相组织图.(a)10℃·minl:(b)60℃·min:(c)300℃min-1 Fig.1 Microstructures of the HCFC for different cooling rates:(a)10℃·min-l:(b)60℃min-l:(c)300℃·min-l L2 (600) ·(Cr.Fe)C.A(Cr.Fe)C 2.2不同冷却速率下高碳铬铁粉电磁性能研究 0.9 10℃·min (411) ÷Crfe ￥Cr.Fe)C 物质的电磁性能主要由其结构特性及温度决 0.6 402·Fe.CrC石墨 920 0.3 定5-，物相结构和加热温度的变化将导致电磁性能 12 (600) 的改变.高碳铬铁粉在1~900℃（脱碳反应开始温 09 60℃min 411 0.6 (601332 9201 度)，空气气氛下的差热分析中，仅在230℃和730℃ 0.3 这2个温度点出现微弱的吸热峰，分别为渗碳体类碳 化物(Fe,Cr),C的磁性转变温度和(Fe,Cr),C转变为 (151) 0.9 300℃·in 150 yFe的温度叨.因高碳铬铁中(Fe,Cr),C的含量极 0.6 /.060 0.3 住(222 低，故可近似认为高碳铬铁粉在升温过程中无相变发 0 30 40 0 生。本文主要研究不同速率下高碳铬铁的物相结构与 20/ 电磁性能的关系，暂不考虑温度升高引起的分子和原 图2不同冷却速率下高碳铬铁的X射线衍射谱 子热运动加剧对电磁性能的影响，因此只对常温下高 Fig.2 X-ay diffraction patters of the HCFC for different cooling 碳铬铁粉的电磁性能进行研究分析. rates 物质吸收微波按损耗机理的不同可分为磁损耗、 以及与冷却速率的关系，本文对三组冷却样品进行 电损耗和介电损耗3种类型.类似于高碳锰铁粉，高 电子探针分析（见图3），表2为所得结果.对于(C, 碳铬铁粉为介电损耗型及磁损耗型，电损耗相对较 Fe),C3,Cr含量明显大于Fe,但随着冷却速率的提 弱，介电性能及磁损耗性能为研究重点.高碳铬铁 高，Cr和Fe含量逐渐减小和增大.在CrFe中，Fe含 主要存在(Cr,Fe),C,和CrFe两类物相，因而本文着重 量大于Cr,Cr和Fe含量随着冷却速率的提高而增大 探讨以上物相来表征高碳铬铁粉的电磁性能， 和减小.杂质元素Si、Mg、Ca、Mn等均不同程度地掺 (1)不同冷却速率下高碳铬铁粉介电性能的研 杂在各个物相中，但物相中的分配与冷却速率没有 究.图4为不同冷却速率下得到的高碳铬铁粉的相对 必然联系. 复介电常数实部ε：和虚部ε”随频率「的变化曲线杨建平等: 冷却速率对高碳铬铁粉电磁性能的影响 2 实验结果与讨论 2. 1 不同冷却速率下高碳铬铁显微组织结构研究 图 1 为不同冷却速率下的高碳铬铁金相组织图． 由图可知随着冷却速率的提高，初生碳化物晶粒逐渐 变细变小，但在高碳铬铁中的含量却呈增大的趋势; 初 生碳化物因冷却收缩而产生的孔洞数目及尺寸随冷却 速率的增大而减少和降低． 结合图 2 的 X 射线衍射图 谱分析，三组高碳铬铁均主要由初生相( Cr，Fe) 7C3、共 晶相( Cr，Fe) 7C3--CrFe、( Cr，Fe) 23C6--CrFe 及片状石墨 相组成． 除 了 以 上 物 相 外，还 检 测 到( Fe，Cr) 3 C 和 ( Cr，Fe) 2C3的存在． 据陈津等［11］的研究，高碳铬铁凝 固过程中应析出包晶相( Cr，Fe) 23C6，而本实验的冷却 速率不能维持体系的平衡凝固，导致包晶反应极其微 弱，( Cr，Fe) 23C6的生成受到抑制，不易被检测观察． 为 了进一步分析主要物相的晶体结构，将三组样品的 X 射线衍射峰比对 X 射线衍射标准卡片． 炉冷，空冷高 碳铬铁的( Cr，Fe) 7 C3 晶胞衍射峰对应的晶面指数为 ( 411) 、( 600) 、( 402) 、( 601) 和( 920) ，属于于六方结 构; 水冷样品的( Cr，Fe) 7 C3晶胞衍射峰对应的晶面指 数为( 150) 、( 151) 、( 060) 和( 222) ，属于 正 交 结 构． CrFe 的晶胞结构不随冷却速率的变化而改变，均为体 方立心结构． 为确定各元素在高碳铬铁主要物相中的分配情况 1—初生相; 2—共晶相; 3—孔洞 图 1 不同冷却速率下高碳铬铁金相组织图 . ( a) 10 ℃·min － 1 ; ( b) 60 ℃·min － 1 ; ( c) 300 ℃·min － 1 Fig． 1 Microstructures of the HCFC for different cooling rates: ( a) 10 ℃·min － 1 ; ( b) 60 ℃·min － 1 ; ( c) 300 ℃·min － 1 图 2 不同冷却速率下高碳铬铁的 X 射线衍射谱 Fig． 2 X-ray diffraction patterns of the HCFC for different cooling rates 以及与冷却速率的关系，本文对三组冷却样品进行 电子探针分析( 见图 3) ，表 2 为所得结果． 对于( Cr， Fe) 7C3，Cr 含量明显 大 于 Fe，但 随 着 冷 却 速 率 的 提 高，Cr 和 Fe 含量逐渐减小和增大． 在 CrFe 中，Fe 含 量大于 Cr，Cr 和 Fe 含量随着冷却速率的提高而增大 和减小． 杂质元素 Si、Mg、Ca、Mn 等均不同程度地掺 杂在各个物相中，但物相中的分配与冷却速率没有 必然联系． 2. 2 不同冷却速率下高碳铬铁粉电磁性能研究 物质的电磁性能主要由其 结 构 特 性 及 温 度 决 定［15--16］，物相结构和加热温度的变化将导致电磁性能 的改变． 高碳铬铁粉在 1 ～ 900 ℃ ( 脱碳反应开始温 度) ，空气气氛下的差热分析中，仅在 230 ℃ 和 730 ℃ 这 2 个温度点出现微弱的吸热峰，分别为渗碳体类碳 化物( Fe，Cr) 3C 的磁性转变温度和( Fe，Cr) 3C 转变为 γ-Fe 的温度［17］． 因高碳铬铁中( Fe，Cr) 3 C 的含量极 低，故可近似认为高碳铬铁粉在升温过程中无相变发 生． 本文主要研究不同速率下高碳铬铁的物相结构与 电磁性能的关系，暂不考虑温度升高引起的分子和原 子热运动加剧对电磁性能的影响，因此只对常温下高 碳铬铁粉的电磁性能进行研究分析． 物质吸收微波按损耗机理的不同可分为磁损耗、 电损耗和介电损耗 3 种类型． 类似于高碳锰铁粉，高 碳铬铁粉为介电损耗型及磁损耗型，电损耗相对较 弱［18］，介电性能及磁损耗性能为研究重点． 高碳铬铁 主要存在( Cr，Fe) 7C3和 CrFe 两类物相，因而本文着重 探讨以上物相来表征高碳铬铁粉的电磁性能． ( 1) 不同冷却速率下高碳铬铁粉介电性能的研 究． 图 4 为不同冷却速率下得到的高碳铬铁粉的相对 复介电常数实部 ε' r 和虚部 ε″r 随频率 f 的变化曲线． · 905 ·