以鑄造法制成的 Fe-Ni-Al和Fe-Ni-Al-Co系硬磁合金。

  簡史 1931年日本三島德七發明瞭Fe-Ni-Al三元硬磁合金。1938年英國奧利弗(D.A.Olivor)等在Fe-Ni-Al的基礎上加入Co12%並採用磁場熱處理方法改善瞭合金的磁性。40年代初荷蘭范於爾克(A.T.Van Urk)等人用同樣方法製成高性能的Alnico5合金。後來美國埃貝林(D.G.P.EEbeling)和英國麥凱格(M.McCaig)等人發現定向結晶法可明顯改善合金磁性。1956年荷蘭科赫(A.J.Koch)等制成含鈦的Fe-15Ni-34Co-7Al-5Ti合金,矯頑力顯著提高。1960年制成瞭定向結晶的Alnico5磁體。後來又出現定向結晶含鈦Alnico8合金。50年代初,中國開始生產Fe-Ni-Al合金,1960年和1965年相繼研制出具有定向結晶的Alnico5和Alnico8合金。

  類別和用途 各國制造的Fe-Ni-Al和 Fe-Ni-Al-Co系硬磁合金牌號繁多,一般可分為:①各向同性合金。包括Fe-Ni-Al(Alni型)和低鈷(≤15%Co)的Fe-Ni-Al-Co合金,磁能積較低,分別為1.0和1.5MGs·Oe;②各向異性合金。包括含Co24%的Fe-Ni-Al-Co(Alnico5型)和含Co34%、Ti5%的Fe-Ni-Al-Co-Ti(Alnico8型)合金,磁能積分別為4~5和3~4MGs·Oe。後者矯頑力為1300~1500Oe;③定向結晶的各向異性合金。定向結晶Alnico5和Alnico8合金磁能積分別為7~8和9~11MGs·Oe,具有更高的磁性。

  圖示出幾種合金的去磁曲線;定向結晶磁體磁滯回線具有很高的矩形比(Br/Bm)。表列出幾種中國牌號和相應美國牌號的這類合金的磁性能。

典型Alnico合金的磁性能

  Al-Ni-Co系合金應用范圍很廣,特別適用於要求穩定的恒磁場和較高溫度的場合。主要用於制作電子電聲器件、儀器儀表、各種發電機和電動機,以及利用吸引力和排斥力的機械裝置,如磁力吸盤和磁力傳送帶等。

  生產工藝 Al-Ni-Co系合金的制造工藝包括熔煉、造型和澆鑄、熱處理以及磨削加工等。合金熔煉多采用中頻或高頻感應爐。需控制好Al、Ti等易被氧化的元素。大量生產多采用砂型鑄造,對於形狀復雜並要求一定光潔度的鑄件,可采用熔模鑄造。定向結晶磁體可通過熱模鑄造或區域熔煉制得,熔煉爐溫度應適當提高。

  精整過的鑄件需進行熱處理或磁場熱處理。Fe-Ni-Al型合金在1200℃以上固溶熱處理,以臨界冷卻速度冷卻至室溫。Fe-Ni-Al-Co型合金一般在1300℃固溶(成α相),隨後快冷至850℃以下進行磁場熱處理(Alnico5合金采用控速冷卻,Alnico8合金采用等溫處理),發生spinodal分解,形成α1+α2雙相結構。基體的α1相為富Ni和Al的弱磁性相,彌散針狀的α2相為富Fe和Co的強磁性相,後者有較大的形狀各向異性,並沿磁場方向排列,從而具有優異的硬磁性能。最後在550~650℃進行單級或多級回火,以獲得最佳磁性。Al-Ni-Co系合金質硬而脆,隻能以切割或磨削工藝達到所要求的尺寸和精度。

  除鑄造方法外,也可用粉末冶金法制造磁體,其機械性能優於鑄造磁體,但磁性能稍差。

  

參考書目

 D.Hadfield,Permanent Magnets and Magnetism Theory,Materials,Design,Manufacture and Applications,Iliffe Books Ltd,London,1962.