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1、非晶納米晶軟磁材料和電子變壓器分析本文來自工控商務網(wǎng)：http://www.gkcity.com/1前言隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，有源器件的進步，電子產(chǎn)品體積和重量大為減少，這就推動了包括電子變壓器在內(nèi)的電子元器件向輕、薄、小的方向發(fā)展。電子變壓器的生產(chǎn)工藝面臨一場巨大的變革，電子變壓器向高頻化、低損耗、重量輕、體積小方向發(fā)展是必然的趨勢，作為電子變壓器核心部件的軟磁鐵芯將是這場變革的首當其沖元件，因而推廣應用具有高飽和磁感、高初始磁導率和高頻損耗低的非晶納米晶軟磁合金材料用作電子變壓器磁芯將大大促進電子變壓器的小型化，滿足電子行業(yè)的發(fā)展需要。目前隨著納米科學技術(shù)和快淬技術(shù)的發(fā)展，各種
2、新型納米材料如納米晶粉末材料、納米薄膜材料和納米顆粒膜材料等不斷開發(fā)出來，這些新型納米材料，一旦產(chǎn)業(yè)化，將大大促進電子變壓器向高頻、小型化、片式化方向發(fā)展。?2．非晶納米晶合金材料在電子變壓器中的應用一般來講，電子變壓器對其鐵芯材料主要有以下要求：（1）高的飽和磁感；（2）盡可能低的高頻損耗；（3）高的初始磁導率；（4）高的居里溫度和良好的溫度穩(wěn)定性；（5）環(huán)境穩(wěn)定性好，對應力不敏感；（6）有些用途如脈沖變壓器還要求高的矩形比Br/Bs或低Br。非晶納米晶軟磁合金材料由于其帶厚和電阻率等因素決定在50~1000kHz范圍內(nèi)（通常在幾百kHz以下）能達到上述性能要求，這使得非晶納米晶合
3、金目前在這一頻段內(nèi)開發(fā)應用非常活躍，已研制成各種各樣的磁性器件廣泛應用于電力工業(yè)、電子工業(yè)及電力電子領域，用作電流互感器、開關(guān)電源、逆變電源和程控交換機電源的變壓器、電抗器、濾波器以及抗EMI器件等。?作者認為目前在以下幾個方面存在推廣應用市場：（1）．替代極薄硅鋼產(chǎn)品，從上海鋼研所極薄硅鋼產(chǎn)品市場需求知道，極薄硅鋼（厚度<0.1mm）在20世紀70年代大量用于400Hz以上各種電子元件如高頻變壓器、電抗器、磁屏蔽等，目前這方面市場需求較大，但供方難以滿足市場需要，使用非晶納米晶合金材料替代之，不僅可以提高產(chǎn)品性能、質(zhì)量和促使小型化，而且價格上也有利可圖。?（2）．高磁導率和大功率磁
4、芯器件，由于國內(nèi)鐵氧體生產(chǎn)設備、技術(shù)條件限制，高磁導率、高性能、大功率鐵氧體難以滿足國內(nèi)市場需求，如采用非晶納米晶材料取而代之，可以促使一些電子設備國產(chǎn)化、小型化。?（3）．工作環(huán)境溫度高和環(huán)境惡劣等的電子產(chǎn)品，一些電子產(chǎn)品如油田鉆探、海洋探測等特殊環(huán)境使用的電子產(chǎn)品用的各種磁性器件選用非晶納米晶合金材料制作，可以物盡其用，避免選材上的困擾。（4）．航空航天等軍工產(chǎn)品用的各種磁性器件，這些器件需要小而輕、溫度穩(wěn)定性好、磁性能要求高，使用非晶納米晶合金材料遠優(yōu)于其他軟磁材料。（5）．高頻、大電流、大功率電源變壓器、電抗器、濾波器等器件的小型化，目前這些器件大都采用鐵氧體或冷軋硅鋼，工作
5、頻率f=20kHz，工作磁感B=0.2-0.3T，如采用非晶納米晶合金磁芯,將工作頻率提高到f=40~50kHz，工作磁感B=0.5-0.6T，可以大大減小磁芯器件的體積和尺寸。?（6）．高精度精密互感器用磁芯，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，高精度計量用的精密電流互感器、精密電壓互感器及檢流計等需要采用高性能的磁性鐵芯，傳統(tǒng)的硅鋼材料已無法滿足其性能要求，只能選用鐵基納米晶合金和坡莫合金材料，兩者的性價比是不言而愈的。?（7）．各種抗EMI器件、可飽和電抗器、尖峰抑制器和噪音抑制器等。?3．非晶納米晶合金應用中值得說明的幾個問題?雖然非晶納米晶合金在我國已有20余年的應用歷史，但仍有不少使用者
6、對這類材料應用有些疑慮，本人認為有必要在此說明一下：（1）．非晶納米晶合金的時效穩(wěn)定性問題非晶合金是從液態(tài)金屬急冷而形成的，處于熱力學亞穩(wěn)定態(tài)，有向晶態(tài)轉(zhuǎn)變的趨勢。一旦發(fā)生嚴重晶化，合金磁性能將不復存在，故此有人擔心非晶納米晶合金鐵芯使用中會因時效導致性能惡化。但實際上這種擔心是多余的，一方面晶化要發(fā)生在非晶晶化溫度(>350℃)以上，而實際使用中電子器件的工作溫度不超過200℃，另一方面非晶納米晶合金鐵芯使用前均經(jīng)過300℃一小時以上的退火熱處理，結(jié)構(gòu)已相當穩(wěn)定，國內(nèi)外這類鐵芯20余年的應用歷史也表明不會發(fā)生時效而導致性能變化。?（2）．非晶納米晶合金合金的溫度穩(wěn)定性問題由表1可知
7、非晶納米晶合金居里溫度為300~560℃，遠高于鐵氧體等軟磁材料。實際用于軍工產(chǎn)品的溫度試驗結(jié)果也表明在-55~150℃范圍內(nèi),非晶納米晶合金磁性能的變化在5~10%，滿足其性能要求，而且這種變化隨溫度是可逆的。因此該類合金材料具有良好的溫度穩(wěn)定性。?（3）．非晶納米晶合金的耐沖擊振動問題非晶納米晶合金制成的磁性器件的耐沖擊振動性能是非常可*的。非晶納米晶合金制品已成功應用于軍工產(chǎn)品，這些電子產(chǎn)品都需要進行嚴酷的耐沖擊振動試驗，有的高達30G，一般都是在鐵
