取向硅钢激光刻痕工艺参数优化及相关原理分析

对120牌号取向硅钢成品板进行激光刻痕,研究工作电流、激光频率、刻痕速率等参数对细化磁畴及铁损值的影响规律。在此基础上分析了不同工艺下的刻痕表面形貌及磁畴细化的程度。结果表明,该样品优化的刻痕参数:工作电流12A、激光频率3 500Hz、刻痕速率800mm/s,该参数下P1.7可降低9.45%。不同参数下样品表面刻痕形貌差异较大,刻痕蚀点刚好连续时磁畴细化效果最好;激光刻痕后,磁畴宽度明显减小,但显著细化区分布很不均匀。     

取向硅钢激光刻痕对绝缘层的影响及刻痕耐热性分析

研究了不同输入电流下激光刻痕对取向硅钢表面绝缘涂层的影响,分析了刻痕宽度、刻痕深度和磁性能随电流的变化规律及刻痕对绝缘涂层的破坏程度,并对刻痕后的取向硅钢样品进行退火,研究刻痕后磁畴粗化规律,对激光刻痕的耐热性进行分析。结果表明:随着电流的增大,刻痕的宽度和深度增大,刻痕对绝缘涂层的损伤严重。激光刻痕样品在500℃以上的温度下进行去应力退火,磁畴开始粗化,铁损较刻痕后升高。确定了磁畴粗化定量关系。随着退火温度升高,磁畴宽度增大,铁损升高的幅度增大。     

初始组织和磁性能对激光刻痕处理取向硅钢铁损降幅的影响

以27AG100高磁感取向硅钢为研究对象,通过激光刻痕试验研究了初始组织和磁性能对其铁损降幅的影响,并分析了不同初始状态下磁畴细化程度.结果表明:27 AG100取向硅钢刻痕理论铁损降幅最高可达7％,且刻痕前磁性能越接近平衡点,铁损降幅越有限.同时,二次再结晶晶粒平均尺寸大、均匀度好的组织有利于磁畴细化,最高铁损降幅可...     

纳秒激光微刻蚀取向硅钢的形貌特征及磁性能

为有效降低取向硅钢铁损、改善其磁性能，采用红外纳秒激光对取向硅钢进行微刻蚀试验。利用3D共聚焦显微镜、扫描电镜与能谱仪研究典型工艺参数下的硅钢表面烧蚀形貌特征及表面质量，利用铁损仪测试不同刻蚀参数下取向硅钢的铁损、相对磁导率等磁性能参数及动态磁滞回线，对比分析刻痕前后磁性能的变化行为、规律及磁滞特性。结果表明：激光刻痕后，硅钢的铁损、相对磁导率、矫顽力及剩磁等性能得到明显改善，铁损的改善表现在高磁感强度下、相对磁导率的改善表现在低磁场强度下，回线特性得到优化。扫描速度为800 mm/s、脉冲能量为0.25 mJ时，刻痕边界呈近似规则的“波浪线”，且刻痕表面质量较高，铁损降低高达11.6%、剩磁降低12.8%等；刻痕后相对相对磁导率明显提高，提高约为5.7%~15.16%，最大可达2.598×10⁴。激光频率与扫描速度的耦合关系是影响刻痕边界形状与磁畴细化效果的重要因素。     

高磁感取向硅钢表面处理对铁芯损耗的影响

为了进一步降低趋向硅钢铁损,研究了表面处理对取向硅钢铁芯损耗的影响,采用铁损分离的方法研究了磁滞损耗和异常涡流的变化规律。结果表明:取向硅钢经抛光处理,激光刻痕和PVD制备的高张力涂层复合作用铁芯损耗下降22%以上,其中表面抛光使得磁滞损耗下降28%左右,但异常涡流损耗上升15%左右,进一步采用刻痕和陶瓷涂层细化磁畴工艺处理,磁滞损耗上升5%,异常涡流损耗下降40%左右。     

粉末冶金粘结磁致伸缩材料

粘结磁致伸缩材料是由Terfenol-D粉末与树脂粘结剂混合固化而成。TbDyFe粉末颗粒的大小,树脂的粘度系数,树脂的配比及磁场中的取向都对粘结磁致伸缩材料的磁致伸缩性能产生较大的影响。试验结果表明,TbDyFe粉末颗粒尺寸的大小对粘结磁致伸缩材料的磁致伸缩性能影响较大。制造较好性能的粘结磁致伸缩材料所需TbDyFe粉末颗粒尺寸应控制在＜280μm。同时,材料在压型过程中由于外加磁场而使磁畴取向,从而提高了磁致伸缩性能。     

硅钢A计权磁致伸缩速度声压水平计算方法

IEC/TR 62581技术报告中引入了A计权速度声压水平用于表征磁致伸缩,但是未对其计算方法进行描述。针对A计权磁致伸缩速度声压水平计算公式中各项参数,详细解析了空气密度、空气中声速、磁致伸缩谐波频率、加权系数、磁致伸缩量等参数的取值方法、取值单位、适用条件。解析结果表明,解析方法可以降低A计权磁致伸缩速度声压水平计算方法的计算难度,提高其应用广度,提供了另一种表征磁致伸缩的计算方法。     

压应力对Sm-Fe-B薄膜磁致伸缩性能的影响

压应力对Sm-Fe-B磁致伸缩性能的改善有重要影响,但是其大小对磁致伸缩特性变化趋势的研究很少,而且还未见到压应力对磁各向异性影响的报道。本文利用特制夹具,使玻璃衬底在镀膜过程中受到不同应力作用,镀膜结束后,当玻璃衬底从夹具取下后,利用其恢复到原来状态,可以对稀土Sm-Fe-B薄膜产生压应力作用。通过调整夹具使衬底具有不同的预应力,可得到受到玻璃衬底不同压应力大小作用的薄膜样品。利用LK-G150激光微位移传感器与交变梯度磁强计（AGM）分别测试薄膜悬臂梁自由端偏转量与磁滞回线,以研究具有不同压应力对薄膜的磁致伸缩性能的影响,并且利用磁力显微镜（MFM）测试了薄膜样品垂直表面的磁畴分布情况。实验结果表明：受到压应力作用的薄膜易磁化轴都位于膜面内,以面内各向异性为主,磁畴结构基本分布在面内。随着压应力的增加,易磁化轴由膜面内的短轴转向膜面内的长轴,这一转变有利于器件的设计,但是磁畴在垂直膜面方向略有提高,薄膜的低场磁致伸缩性能也随着压应力的增大而有显著提高。     

应力对铁磁构件磁畴组织的影响

地磁场环境中受载荷作用的铁磁试件,其内部会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向。利用Bitter粉纹法观察了未经磁化、受力程度不同的无取向硅钢片和20号钢试件的磁畴结构,对比分析了应力对磁畴的影响。结果表明:无取向硅钢片和20号钢试件在未受力或应力集中较小时,晶粒内磁畴以180°畴、树枝状畴和剑状畴为主,同一晶粒内畴壁相互平行;随着应力集中程度增加,畴壁长度和间距发生改变,出现了迷阵畴Ⅰ型和迷阵畴Ⅱ型,且应力集中程度越大,迷阵畴的数量越多。     

激光刻痕对高磁感取向硅钢板耐蚀性的影响

通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对激光刻痕后高磁感取向硅钢表面进行形貌观察和化学成分分析，并采用硫酸铜点滴试验、加速腐蚀试验(交变湿热试验及动态接触湿热试验)研究了激光刻痕对取向硅钢耐蚀性的影响。结果发现：激光刻痕对取向硅钢表面涂层厚度均匀性和平整性造成破坏，使取向硅钢基体出现裸露的情况，耐蚀性大幅降低。     

稀土超磁致伸缩材料的磁场热处理研究

超磁致伸缩材料是一种先进的能量转换材料,在高新技术和国防军工领域具有重要的应用价值。在概述TbDyFe超磁致伸缩材料的特点及发展现状基础上,重点介绍了〈110〉取向材料的磁场热处理研究。在实验方面,采用区熔定向凝固技术制备了〈110〉取向TbDyFe多晶材料,在略高于居里点温度退火时施加磁场,不改变晶体学择优取向和凝固组织,但能调控初始磁畴分布状态,改变服役时的磁矩运动过程,从而改善材料磁致伸缩和力学性能。在模拟研究方面,建立了基于能量最低原理的磁畴旋转模型,模拟了磁热感生各向异性诱导的初始磁矩再取向过程,得到了形成单轴各向异性的临界值;模拟了感生各向异性强弱对磁致伸缩“Jump”效应的影响规律,探讨了磁场热处理对〈110〉取向晶体磁致伸缩的作用机理。     

静载荷下硅钢片的磁畴结构变化

利用Bitter粉纹法观察了未经磁化、受力程度不同的无取向硅钢片试件的磁畴结构,对比分析了应力对磁畴及磁场值△B的影响。结果表明：无取向硅钢试件在禾受力或应力集中较小时,晶粒内磁畴以180°剑状畴为主,同一晶粒内畴壁相互平行;随着应力集中程度增加,畴壁长度和间距发生改变,出现了迷宫畴,并且随着应力集中程度越大,迷宫畴的数量越多,表面磁场值LxB越大。试验为探讨磁记忆检测的微观机理提供了依据。     

地磁场中应力对磁畴组织的影响

研究了地磁场环境中应力对铁磁性材料磁畴结构的影响规律.利用Bitter粉纹法观察了未经磁化、受力程度不同的无取向硅钢片和20钢试件的磁畴结构,对比分析了应力对磁畴的影响.结果表明,铁磁试件应力集中部位的磁畴结构在应力作用下发生改变.未受力或应力集中较小时,晶粒内磁畴以片状畴为主,同一晶粒内畴壁相互平行,随着应力集中程度增加,畴壁长度和间距发生改变,并且磁畴结构出现迷宫畴,应力集中程度越大,迷宫畴数量越多.同时,拉应力和压应力对磁畴结构的影响规律不同.     

HiB钢与低温高磁感取向硅钢性能比较

对HiB钢和低温高磁感取向硅钢的晶粒大小、磁性均匀度、晶粒位向、磁致伸缩、产品实际应用性能方面的差异进行了研究。结果表明,相同磁性能条件下,HiB钢与低温高磁感取向硅钢的晶粒结构明显不同,HiB钢中与高斯位向的偏离角在0°～2°范围内的晶粒所占比例比低温高磁感取向硅钢大。在应用方面,HiB钢产品磁性能具有一定优势,低温高磁感取向硅钢应以改善晶粒位向,减小与高斯位向的偏离角为主要研究方向。     

《110》取向Tb0.36Dy0.64(Fe0.85Co0.15)2合金的磁机械阻尼特性

采用区熔定向凝固方法,以480 mm/h速度制备了<110>取向Tb0.36Dy0.64(Fe0.85Co0.15)2合金棒.通过测试在0-0.325 T磁场范围内合金棒的应力-应变回线,计算了应力幅σm分别为-10,一30和一50 MPa的阻尼系数ΔW/W.结果表明,零磁场下的ΔW/W最大;随磁场强度增大,同一σm条件下的ΔW/W逐渐降低.在低磁场中,ΔW/W随σm的增加而降低;在高磁场中,ΔW/W随σm的增加而升高.利用不同预压应力下的磁致伸缩-磁化强度关系曲线,分析了磁场-应力复合加载条件下非180°磁畴和畴壁的运动形式.依据局部内应力理论,解释了合金棒的磁机械阻尼系数随外磁场强度和应力幅值变化的规律.     

基于残余应力检测与磁畴观察的2％Si无取向硅钢冲裁冲片的最佳退火温度

观察了经冲裁后2%Si硅钢片边缘的残余应力与磁畴在不同退火温度下的变化情况。使用纳米压痕法测量了其冲裁边缘微区的残余应力变化情况,使用粉纹法观察了硅钢的边缘磁畴。结果表明:随着退火温度升高(675～775℃),实验硅钢的残余应力迅速减小,当退火温度从775℃增加到800℃时,残余应力有所增加,继续升高退火温度(800～925℃),残余应力逐渐减小;由于再结晶过程,实验硅钢的边缘平均晶粒尺寸在退火温度为725～775℃时减小;由磁畴观察发现,当退火温度为775℃左右时,实验硅钢的磁畴主要为180°畴,且畴距均匀,由磁畴理论可知此时此区域磁性能更佳;从残余应力水平看,750～775℃为实验硅钢合适的退火温度;从磁畴结构观察也可以发现,退火温度为775℃左右时实验硅钢冲裁边缘的磁性能恢复效果佳。     

16MnR钢不同疲劳周次下“原位”磁畴组织的变化

基于金属磁记忆无损检测机理,铁磁性材料构件应力集中部位会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向。设计"原位"疲劳试验并且采用Bitter粉纹法对退火16MnR钢进行磁畴结构的观察,对比分析了不同疲劳周次对磁畴的影响。结果表明:整个研究区域以180°畴结构为主,同时具有树枝畴和少量的"回"型畴;随着疲劳周次的变化,所选特征晶粒内畴壁易发生约45°或90°翻转,导致畴结构在片状畴-树枝畴-"回"型畴之间变化。     

地磁场中铁磁构件应力集中区的力磁耦合模型

为了更有效地表征铁磁材料中应力集中区与其在空间中的磁场关系,基于力与磁畴非线性关系,从宏观热力学关系出发,结合应力影响磁致伸缩应变饱和值的微观物理机制及其变化规律,建立了磁场强度与应力的唯象关系。并将应力集中区等效为磁耦极子,结合电磁场理论与上述唯象关系,建立了反映应力-磁场的耦合模型。在该模型基础上,建立了石油管道缺陷磁记忆检测试验系统。在50m长的石油管道上制作了焊缝裂纹等缺陷。采用磁检测仪对焊缝缺陷的磁特征信号进行了检测。结果发现,随着测试路径的不同,磁信号发生规律性变化,与所建模型预测吻合,证明了模型的可靠性。所建模型可以用于分析缺陷在空间产生的磁场分布、缺陷大小、缺陷深度以及缺陷的分布,为磁检测仪的研制以及定量分析缺陷磁信号打下了基础。     

应力和晶粒组织对磁畴动态特性的影响

近年新兴的磁光成像技术,特别是磁畴动态特性可视化技术,为评估铁磁材料的应力状态提供了一种新的磁检测方法。为研究应力和晶粒组织/晶界对磁畴动态特性的影响,通过磁光成像装置,观测取向硅钢片在施加不同的应力和外加磁场时表面磁畴结构的变化。结果表明:应力作用下,附加磁畴数量减少,从点状附加磁畴转变为长条状主磁畴,且应力增加会使主磁畴平均宽度减小,主磁畴完全翻转所需要的磁场减小;外加磁场作用下,可使磁畴向磁场方向转动,磁场强度的增加,使与外加磁场同向的磁畴面积增加。同时,晶粒组织结构和内部的各向异性,以及晶界处的能量和钉扎作用,都会影响磁畴结构和磁畴壁的运动状态。研究结果有助于理清铁磁构件的磁弹耦合效应和磁检测技术的微观物理机制,为提高应力评估的灵敏度和可靠性提供重要的科学依据。     

磁-热耦合退火对CGO钢Goss晶粒取向度的影响

采用实验室自主研发的磁-热耦合处理装置，利用X射线衍射仪和磁性能测量仪对不同参数磁-热耦合拉伸平整退火后的CGO钢组织、Goss取向晶粒偏差角以及磁性能进行检测分析。结果表明，磁-热耦合退火能够促进CGO钢拉伸平整过程中晶粒长大，同时减小Goss取向晶粒偏差角最大值，从而改善其磁性能。在750℃下施加12 mT磁场时，磁-热耦合退火作用效果最为显著，Goss取向晶粒偏差角最大值较未施加磁场时减小2.76°,铁损值降低，磁感应强度提高。