Процесите на отгряване на Alnico магнитите, включително отгряване за облекчаване на напрежението и отгряване за повишаване на производителността, са от решаващо значение за оптимизиране на техните магнитни свойства и механична стабилност.

1. Отгряване за облекчаване на напрежението

Цел :
За елиминиране на остатъчните напрежения, генерирани по време на производствени процеси като леене, коване, машинна обработка или заваряване, като по този начин се подобрява размерната стабилност и се намалява рискът от напукване или деформация.

Ключови параметри на процеса :

• Температурен диапазон : Обикновено се провежда при температури под критичната температура (Ac1) на сплавта, обикновено между 400–650°C . За тънкостенни или лесно деформируеми части температурата може да бъде по-ниска (напр. 500–550°C за заваръчни части).
• Скорост на нагряване : Бавното нагряване е от съществено значение, за да се избегне въвеждането на нови напрежения. Например, частите могат да бъдат натоварени при ≤300°C и нагрявани при ≤100–150°C/ч.
• Време на задържане : Зависи от дебелината и сложността на детайла. За заваръчни части обичайните времеви интервали са 2–4 часа ; за прецизни компоненти, като високопрецизни втулки или валове, времето на задържане може да се удължи до 10–12 часа .
• Метод на охлаждане : Охлаждането в пещ (FC) е за предпочитане, за да се осигури постепенно отпускане на напрежението. За някои части може да е приемливо охлаждане до 300°C в пещта, последвано от охлаждане на въздух.

Механизъм :
Остатъчните напрежения възникват от неравномерна пластична деформация по време на производството. Отгряването за облекчаване на напрежението насърчава локализирания пластичен поток при повишени температури, позволявайки на дислокациите да се пренаредят и напреженията да се разсеят, без да се променя значително микроструктурата на материала.

2. Високоефективно отгряване (магнитно отгряване)

Цел :
Да се ​​оптимизират магнитните свойства на Alnico магнитите, като например остатъчна магнитна напрегнатост (Br) , коерцитивност (Hc) и максимален енергиен продукт ((BH)max) , чрез постигане на предпочитана микроструктура (напр. подравнени спинодални структури в анизотропен Alnico).

Ключови параметри на процеса :

• Температурен диапазон:
  • Обработка на разтвор (хомогенизация) : Обикновено се провежда при 1200–1300°C за разтваряне на вторични фази в еднофазен твърд разтвор.
  • Спинодално разлагане (стареене) : След закаляване, сплавта се подлага на стареене при 600–650°C в продължение на 4–24 часа, за да се образува периодична спинодална структура, която подобрява магнитните свойства.
  • Многоетапно стареене : За някои степени могат да се използват множество стъпки на стареене при понижаващи се температури (напр. 700°C → 650°C → 600°C ) за усъвършенстване на микроструктурата.
• Скорост на нагряване : Контролирана, за да се избегне термичен шок. Например, често срещано е нагряването до 800–850°C на два етапа (бавно → бързо).
• Метод на охлаждане:
  • Закаляване : След обработка с разтвор, често е необходимо бързо охлаждане (например във вода или масло), за да се „замрази“ високотемпературната микроструктура.
  • Охлаждане при стареене : По време на стареене се използва охлаждане в пещта или контролирани скорости на охлаждане (напр. ≤50°C/h над 350°C ), за да се предотвратят преждевременни фазови трансформации.
• Приложение на магнитно поле : За анизотропния Alnico се прилага силно магнитно поле (напр. 1250–4000 Oe ) по време на закаляване или стареене, за да се подравнят спинодалните домени, подобрявайки насочените магнитни свойства.

Механизъм :
Производителното отгряване се основава на спинодално разлагане , фазова трансформация, при която хомогенен твърд разтвор се разделя на две взаимопроникващи фази с периодична структура. Тази микроструктура осигурява ниска магнитна анизотропия, което позволява висока реманентност и коерцитивност, когато са подравнени под магнитно поле.

3. Сравнение на параметрите на процеса

4. Практически съображения

• Отгряване за облекчаване на напрежението:
  • Често се извършва след машинна обработка или заваряване, за да се осигури размерна стабилност.
  • Температурата трябва да се контролира внимателно, за да се избегне прекомерно стареене, което би могло да влоши магнитните свойства.
• Производителност на отгряване:
  • Критично за постигане на висока магнитна производителност в Alnico.
  • Изисква прецизен контрол на температурата, времето и скоростта на охлаждане, за да се оптимизира спинодалната структура.
  • Анизотропните марки изискват подравняване на магнитното поле по време на стареене, което добавя сложност към процеса.

5. Примерен процес за анизотропен Alnico (напр. Alnico 5)

1. Обработка с разтвор : Загрейте до 1250°C в магнитно поле (≥1250 Oe), задръжте за 2 часа , след което загрейте във вода.
2. Стареене : Загрейте до 600°C в магнитно поле (≥3000 Oe), задръжте за 24 часа , след което охладете в пещта до стайна температура.
3. Облекчаване на напрежението (по избор) : Ако след стареене е необходима машинна обработка, извършете нискотемпературно отгряване за облекчаване на напрежението при 500–550°C в продължение на 2–4 часа .

Заключение

Отгряването за облекчаване на напрежението и отгряването за повишаване на производителността служат на различни цели при производството на Alnico магнити. Първото се фокусира върху механичната стабилност чрез нискотемпературна релаксация на напрежението, докато второто оптимизира магнитните свойства чрез високотемпературно спинодално разлагане и фазово подравняване. Разбирането на тези разлики е от съществено значение за избора на подходящ процес на отгряване въз основа на желаните изисквания за производителност и приложение.