非晶納米晶材料及應用課件.pptx

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1、1K107非晶納米晶材料及應用主講：技術部變壓器/電磁器件工作原理—電磁互感通過閉合鐵芯，利用互感現象實現了：電能→磁場能→電能轉化(U1、I1)(變化的磁場)(U2、I2)軟磁材料鐵芯發(fā)展電力變壓器電磁元器件19世紀末純鐵、軟鋼和無硅鋼鐵粉、氧化鐵、細鐵絲等20世紀初硅鋼片熱軋磁性硅鋼片冷軋無取向硅鋼片冷軋晶粒磁性硅鋼片坡莫合金、坡莫合金磁粉軟磁鐵氧體軟磁合金薄帶20世紀末非晶態(tài)合金非晶納米晶合金常用的軟磁磁芯種類鐵、鈷、鎳三種鐵磁性元素是構成磁性材料的基本組元。按(主要成分、磁性特點、結構特點)制品形態(tài)分類：(1)粉芯類：磁粉芯，包括：鐵粉芯、鐵硅鋁粉芯、高磁通量粉芯(HighFlux)、

2、坡莫合金粉芯(MPP)、鐵氧體磁芯;(2)帶繞鐵芯：硅鋼片、坡莫合金、非晶及納米晶合金。牌號和基本成分1K101Fe-Si-B快淬軟磁鐵基合金1K201高脈沖磁導率快淬軟磁鈷基合金1K102Fe-Si-B-C快淬軟磁鐵基合金1K202高剩磁比快淬軟磁鈷基合金1K103Fe-Si-B-Ni快淬軟磁鐵基合金1K203高磁感低損耗快淬軟磁鈷基合金1K104Fe-Si-B-NiMo快淬軟磁鐵基合金1K204高頻低損耗快淬軟磁鈷基合金1K105Fe-Si-B-Cr(及其他元素)快淬軟磁鐵基合金1K205高起始磁導率快淬軟磁鈷基合金1K106高頻低損耗Fe-Si-B快淬軟磁鐵基合金1K206淬態(tài)高磁導率軟

3、磁鈷基合金1K107高頻低損耗Fe-Nb-Cu-Si-B快淬軟磁鐵基納米晶合金1K501Fe-Ni-P-B快淬軟磁鐵鎳基合金1K502Fe-Ni-V-Si-B快淬軟磁鐵鎳基合金國內外非晶合金產業(yè)的發(fā)展史1967年：美國的Duwez教授率先發(fā)明液態(tài)金屬快淬技術制造非晶合金軟磁材料；1971年：美國AlliedSignal（聯信）公司開發(fā)出非晶合金寬帶的平面流鑄制帶技術，當時可制成寬度為20mm的非晶合金帶材；1982年：美國AlliedSignal建成非晶合金帶材連續(xù)生產廠，先后推出命名為Metglas系列非晶合金帶材，標志著非晶合金產業(yè)化和商品化的開始；2003年底日立金屬并購Honeywel

4、l的Metglas部門，于2007年突破年產5萬噸。國內安泰科技是研究開發(fā)非晶合金材料較早的公司。非晶合金帶材的煉制生產過程示意圖※液態(tài)熔融狀態(tài)下經過超急速冷卻（冷卻速度10^6℃/S）形成厚度0.02～0.04mm的固態(tài)帶狀金屬?！c傳統(tǒng)硅鋼片制造工藝相比，工藝大大簡化，節(jié)能，無污染材料特性各向同性的軟磁材料厚度極薄，僅為0.025mm，填充系數低電阻率高，渦流損耗小硬度大，切割要求高，易碎機械應力敏感，受力后會影響性能不同軟磁材料的物理性能硅鋼片與非晶材料的微觀差異原子排列硅鋼片非晶材料磁滯回線比較圖中曲線所包圍的封閉面積代表磁性材料在磁場交替循環(huán)中以熱的形態(tài)散失的能量不同軟磁材料的磁性能

5、非晶合金與硅鋼的主要性能比較非晶合金冷軋硅鋼飽和磁感應強度1.56T2.03T矯頑力＜4A/m＞30A/m居里溫度415℃745℃單位鐵損(1.3T,50Hz)0.18W/kg1.2W/kg電阻率140μΩ.cm50μΩ.cm密度7.18g/cm37.65g/cm3維氏硬度860hg/cm2---飽和磁致伸縮系數30×10-610×10-6最大導磁率＞200，000＞10，000厚度0.02～0.04mm0.23～0.33mm納米晶與鐵氧體鐵芯性能比較基本參數納米晶鐵芯鐵氧體鐵芯飽和磁感Bs（T）1.250.5剩余磁感Br（T）（20KHz）<0.200.2鐵損（20KHz/0.2T）（W/K

6、g）<3.47.5鐵損（20KHz/0.5T）（W/Kg）<35不能使用鐵損（50KHz/0.3T）（W/Kg）<40不能使用導磁率（20KHz）（Gs/Oe）>20,0002,000矯頑力Hc(A/m)<1.606飽和磁致伸縮系數（×10－6）<24電阻率(muOhm·cm)80106居里溫度(℃)570<200鐵芯疊片系數>0.70－鐵基非晶合金組成：80%Fe、20%Si,B類金屬元素性能：1.高飽和磁感應強度（1.54T）；2.與硅鋼片的損耗比較：磁導率、激磁電流和鐵損等都優(yōu)于硅鋼片。特別是鐵損低（為取向硅鋼片的1/3－1/5），代替硅鋼做配電變壓器可節(jié)能60－70％。應用：廣泛應用于

7、配電變壓器、大功率開關電源、脈沖變壓器、磁放大器、中頻變壓器及逆變器鐵芯，適合于10kHz以下頻率使用。鐵基非晶合金鐵鎳基非晶合金/坡莫合金組成：40%Ni、40%Fe及20%類金屬元素性能：1.具有中等飽和磁感應強度（0.8T）、較高的初始磁導率和很高的最大磁導率以及高的機械強度和優(yōu)良的韌性。2.在中、低頻率下具有低的鐵損。3.空氣中熱處理不發(fā)生氧化，經磁場退火后可得到很好的矩形回線。應用：廣泛