保护气氛对Fe80Si9B11非晶带材表面特征及磁性能的影响

非晶合金带材的表面特征对磁性能有着重要的影响。为研究CO保护气氛对Fe₈₀Si₉B₁₁非晶带材表面鱼鳞纹的形成及非晶合金带材磁性能的影响规律,本文采用平面流铸法制备了Fe₈₀Si₉B₁₁非晶合金带材,利用金相显微镜、X射线衍射仪和磁性能测试仪研究了熔潭保护气体CO流量对非晶合金带材表面特征、微观结构及磁性能的影响。研究表明,不同CO流量条件下制备的合金带材均为非晶态,且CO流量对带材厚度几乎无影响;随CO流量增大,熔潭周围气体密度和气压降低,熔潭稳定性增强,裹入熔潭的气体变少,带材贴辊面气泡尺寸变小且数量减少,带材表面的鱼鳞纹间距增大。当CO流量为0时,带材表面比较粗糙,观察不到鱼鳞纹;当CO流量为0.25和0.5 m³/h时,带材表面鱼鳞纹间距分别为1.5、2.3 mm。随CO流量增大,由于气泡对畴壁的钉扎和鱼鳞纹细化磁畴的协同作用,使带材矫顽力和铁损降低,振幅磁导率增大;磁损耗分离结果表明,随CO流量增大,磁滞损耗降低,涡流损耗增大,且铁损降低主要由磁滞损耗降低引起的。     

大高度的非晶变压器磁芯制备及其性能研究

研究了一种制备非晶变压器磁芯的新方法,该方法首先将高度低的铁基非晶磁芯热处理后在两侧面用树脂封装,然后将多个封装后的磁芯叠加成高度能满足非晶变压器需求的组合磁芯。研究结果表明,采用宽度为(50±0.2)mm、厚度(33±2)μm的Fe78Si9B13非晶带材,经过420℃×2h退火处理后,制备成高度为200mm的电力变压器磁芯,该磁芯的磁性能与高度为50mm的原装磁芯的磁性能相近,在f=1kHz,组合磁芯的矩形比为0.5～0.7,最大饱和磁感应强度1.4～1.5T。组合磁芯表现出良好的软磁性能,可以满足电力变压器要求。     

基于多段带材卷绕的非晶合金立体卷铁心空载损耗研究

非晶合金闭口立体卷铁心采用多段非晶合金带材连续卷绕而成,由于每段非晶合金带材卷绕长度和宽度不同,损耗、片厚、叠片系数等参数存在差异,非晶合金铁心产品性能又受到生产工艺的影响,因此无法直接通过非晶合金带材性能控制非晶合金铁心的空载损耗大小,导致非晶合金铁心空载损耗性能离散度较大。本文提出基于非晶合金带材损耗性能估算非晶合金闭口立体卷铁心成品空载损耗值的方法,为从源头匹配到符合非晶合金铁心空载损耗性能需求的非晶合金带材提供了一种可行性方案。     

连续压应力下Fe基非晶合金带材的压磁效应

通过对Fe基非晶合金带材连续施加压力,测试其附近闭合回路电感变化,研究了Fe基非晶合金带材的电感式压磁效应。结果表明,通过测试Fe基非晶合金带材附近闭合回路电感变化可用来测试和表征Fe基非晶合金带材的压磁性能;在f=1kHz时,Fe基非晶合金带材压磁性能稳定性好,随着压力的增大带材压磁性能升高,在同一压力情况下,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带材压磁性能优于Fe78Si9B13带材;在f=100kHz时,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9带材压磁性能稳定性优于Fe78Si9B13带材,并且Fe73.5Cu1Nb3-Si13.5B9带材在f=1kHz、压应力为0.69MPa时具有最佳的压磁性能;在压应力<0.1MPa条件下,随着压应力增大,线圈电感值Ls有一个剧增的上升趋势,铁基非晶带材压磁性能对微小应力更加敏感。     

非晶合金变压器铁芯制备及性能研究

采用宽度低的国产非晶合金带材制成铁芯后沿着带材宽度方向叠加成为高度合适的铁芯,并对其进行线切割,研究了铁芯切缝处的结构、形貌及切割前后工频下的磁性能。结果表明,线切割后切缝处结构由非晶态向晶态发生转变;切割后不改变铁芯的饱和磁感应强度,但磁化困难,损耗增加,铁芯切割后在B=1.3T,f=50Hz下的励磁容量由切割前0.32VA/kg增加到7.70VA/kg,损耗值由0.16W/kg增加到0.30W/kg;铁芯叠加不影响其磁性能,此法适用于制备非晶合金变压器。     

用于电机定子的新型非晶材料铁芯的研究

本文提出一种新方法制作非晶电机定子铁芯。将非晶Fe80Si9B11(Metglas2605SA1)合金带材380℃热处理100min,放入环氧树脂中浸泡1.2h,,在干燥箱中80℃保温2h固化,并切割成定子铁芯;非晶铁芯饱和磁感可达1.36T,在400Hz和1T下的损耗为2.36W/kg,相对磁导率最大值约10000(50Hz),远优于硅钢35DW310最大磁导率值4600(50Hz),且磁导率随着频率变化基本恒定;将非晶和硅钢铁芯装配成5kW电机,非晶铁芯定子相对硅钢装配的电机效率提升了4.6%,输出转矩增加0.18 N.m,测试非晶合金定子电机的反电动势为142V。采用Infolytica软件仿真计算了两种材料作为定子的电机机械特性,电机效率和反电动势计算值与测试值基本一致,非晶合金比硅钢材料定子齿部的磁滞损耗低10倍左右,非晶材料铁损低是电机效率提高的主要原因。     

铁基纳米晶带材的表面氧化处理及其软磁性能

Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶带材具有优异的软磁性能,在开关电源等领域得到广泛的应用,但Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶带材磁芯在封装过程中存在着环氧树脂严重的不浸润问题,限制了纳米晶带材的应用。通过氧化处理法在带材表面制备了分布均匀、表面光洁、黑棕红色Fe3O4和Fe2O3氧化膜,氧化膜与带材结合力强,可以作为带材基体与环氧树脂的过渡层,改善了环氧树脂与带材的浸润性。相对于未表面氧化处理的带材,经过表面氧化处理带材的初始磁导率、饱和磁感应强度分别提高了14.6%和4.3%,矫顽力降低了21.6%。     

球磨La2Mg17与Ni复合合金的电化学贮氢性能研究

利用机械合金化法制备了La2Mg17+200%(质量分数)Ni复合储氢合金,并对不同球磨时间时合金的微观结构和电化学性能进行研究。结果发现,在球磨过程中Ni粉诱导了La-Mg-Ni非晶/纳米晶结构的形成。XRD和HRTEM结果共同表征了球磨80h时,合金中有Ni金属的存在,且XRD衍射峰强度较低,宽化严重,SAD为宽化的多环,表明形成非晶结构。电化学及其反应动力学测试结果发现,不同球磨时间的电化学反应的动力学控制机理是不同的。球磨60和80h后合金中不仅存在La-Mg-Ni非晶相,同时也有催化剂金属Ni,使合金的表面电荷转移反应电阻较小,氢在合金体相内的扩散系数D和极限电流密度I L均最大,最终导致80h的放电容量为最大值948.3mAh/g。然而,当合金的球磨时间为100和120h时,合金粉化到纳米级,100h的电荷转移反应电阻R ct最大,合金表面电化学反应缓慢,且合金体相内的极限电流密度和氢扩散系数均最小,属于合金电解液表面间的电荷转移和氢向体相内扩散联合控制的过程,必然导致其放电比容量较小。     

Si含量对FeSiBCu合金的非晶形成能力与软磁性能的影响

采用单铜辊甩带法制备了Fe（84．5-x）SixB14.5．Cu1（x=0,2,2．5,3,4）非晶合金带材,并用X射线衍射仪（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）、振动样品磁强计（VSM）研究了Fe（84.5-x）SixB14.5Cu1合金带材的非晶形成能力、热稳定性和软磁性能。结果表明：Si元素能明显提高该体系合金的非晶形成能力,并提高了淬火态非晶合金带材的一级和二级起始晶化温度;通过合金的退火处理,合金带材析出的α—Fe纳米晶晶粒尺寸约为30nm;其中Fe（84.5-x）SixB14.5Cu1非晶合金带材经过460℃保温5min热处理后可以获得较高的饱和磁感应强度为1．82T．     

Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶合金在NaCl溶液中耐腐蚀性能研究

研究了Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶合金在0.1mol/L的NaCl溶液中的耐腐蚀性能,及对其软磁性能的影响。实验结果表明,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶合金经0.1mol/L的NaCl溶液腐蚀后溶液中有橙色沉淀物产生,XRD测试表明铁基纳米晶合金腐蚀后仍保留非晶纳米晶双相结构;铁基纳米晶合金有效磁导率μe随腐蚀时间的增加而降低,腐蚀30d后在频率为50Hz、1、100kHz时其有效磁导率μe较腐蚀前分别下降35.9%、35.3%、27.6%,矫顽力Hc由腐蚀前的0.7097A/m增加到1.117A/m,增加了57.4%,磁滞损耗Pu由腐蚀前的1.819J/m3增加到2.994J/m3,增加了64.6%,腐蚀后铁基纳米晶合金软磁性能有所下降。     

Unusual high-frequency behavior of some amorphous metallic-alloy tape-wound magnetic cores

The behavior of several samples of amorphous metallic-alloy tape-wound magnetic cores excited under sine-wave voltage conditions in the 1 kHz to 100 kHz frequency range is investigated. These tape-wound cores made by Magnetics, Inc. from two different Allied Corporation amorphous metallic-glass alloys, METGLAS® alloy 2605S-3 (composition Fe79B16Si5) and METGLAS® alloy 2605SC (composition Fe81B13.5Si3.5C2), are studied along with Magnetics, Inc. F ferrite cores. Measurements of the induced-voltage and exciting-current waveforms are used to obtain dynamic (ac) core characteristic loops of flux density B versus net ampere turns per unit magnetic path length Npip/lm, as well as core loss. The behavior of one of the amorphous metallic-glass alloys (Alloy 2605S-3) at flux-density levels in the range of 0.5 T and 1 T is found to lead to core characteristic loops with strange shapes and to unusual variations in the plots of energy loss per unit volume per cycle versus frequency. The second amorphous alloy (Alloy 2605SC) shows similar unusual properties but only at high flux-density levels close to saturation, above 1.25 T. The unexpected behavior observed in these two alloys is due to magnetoelastic resonances of the toroidally shaped cores. By modeling the tape-wound core as a thin ring, calculations are made for the resonant frequencies corresponding to the mode of extensional vibrations which agree well with experimentally measured results.     

非晶Fe78Si9B13磁粉芯的制备及性能研究

以气流磨法制备的Fe78Si9B13非晶粉末为原料成功制备了非晶磁粉芯。研究了退火温度和成型压力对磁粉芯性能的影响规律。结果表明,在低于起始晶化温度的条件下,非晶磁粉芯的损耗随退火温度的提高而先降低后增大,磁导率变化规律则相反,并在350℃时到达最佳值;成型压力增大导致磁粉芯的密度提高,对应的损耗降低,导磁率增大,并在2000MPa左右达到最大值。     

制备工艺对非晶磁粉芯磁性能的影响

研究了粒度配比和绝缘剂对非晶磁粉芯性能的影响。改变非晶粉末的粒度配比，研究了非晶磁粉芯的压制密度、磁导率、损耗以及直流偏置能力等性能的变化。结果表明，粒度配比为-140至+170目占10%，-170至+200目占30%；-200至+350目占30%，-350至+1000目占30%能提高非晶磁粉芯的压制密度，从而提高直流偏置能力和降低磁损耗；使用不同的绝缘剂封装非晶磁粉芯时，使用磷酸溶液比使用水玻璃溶液能更有效地降低磁损耗和提高直流偏置能力；低熔点玻璃粉在非晶磁粉芯中不仅起绝缘剂作用，还起粘结剂作用。使用废旧非晶铁芯制备的非晶磁粉芯与使用新铁硅硼合金制备的非晶磁粉芯，其磁性能没有明显的不同。     

绝缘包覆工艺对Fe78Si9B13非晶磁粉芯磁性能影响研究

实验以气流破碎的Fe78Si9B13非晶粉末为原料制备磁粉芯。采用扫描电镜和B-H分析仪研究了绝缘包覆工艺过程中添加钝化剂以及粘结剂和绝缘剂的添加量对磁粉芯磁性能的影响。结果表明添加钝化剂可以有效地提高磁粉芯的频率特性,降低磁损耗,增大品质因数;增加绝缘剂的添加量可以降低磁粉芯的涡流损耗,但过多的绝缘剂又会降低其磁导率;最佳的粘结剂添加量为3.5%。     

亲疏水性SiO2复合有机树脂包覆对FeSiCr磁粉芯性能的影响

研究了亲疏水性SiO₂复合有机树脂对FeSiCr磁粉芯性能的影响以及退火热处理对磁粉芯磁性能的影响。将FeSiCr合金粉末经磷化处理后,分别采用疏水性、亲水性两种不同类型的SiO₂复合有机树脂对粉体进行绝缘包覆,经压制成型并固化制备成FeSiCr磁粉芯。结果表明,采用偶联改性亲水性SiO₂复合有机树脂的包覆效果明显优于疏水性SiO₂复合有机树脂包覆。随着SiO₂添加量的增加,磁粉芯的体电阻率和矫顽力增加,而密度、饱和磁化强度及磁导率降低;采用质量分数0.5%疏水性SiO₂复合有机树脂包覆工艺制备的FeSiCr磁粉芯退火后综合性能最优,在20 mT,100 kHz测试条件下,磁损耗仅为49.84 kW/m³,相比于采用纯树脂包覆工艺制备的磁粉芯损耗下降了16.9%。退火热处理能够有效提高FeSiCr磁粉芯的磁性能。     

亲疏水性SiO2复合有机树脂包覆对FeSiCr磁粉芯性能的影响

研究了亲疏水性SiO₂复合有机树脂对FeSiCr磁粉芯性能的影响以及退火热处理对磁粉芯磁性能的影响。将FeSiCr合金粉末经磷化处理后,分别采用疏水性、亲水性两种不同类型的SiO₂复合有机树脂对粉体进行绝缘包覆,经压制成型并固化制备成FeSiCr磁粉芯。结果表明,采用偶联改性亲水性SiO₂复合有机树脂的包覆效果明显优于疏水性SiO₂复合有机树脂包覆。随着SiO₂添加量的增加,磁粉芯的体电阻率和矫顽力增加,而密度、饱和磁化强度及磁导率降低;采用质量分数0.5%疏水性SiO₂复合有机树脂包覆工艺制备的FeSiCr磁粉芯退火后综合性能最优,在20 mT,100 kHz测试条件下,磁损耗仅为49.84 kW/m³,相比于采用纯树脂包覆工艺制备的磁粉芯损耗下降了16.9%。退火热处理能够有效提高FeSiCr磁粉芯的磁性能。     

Fe-Si-Al复合磁粉芯制备工艺的研究

模压成型制备Fe-Si-Al复合磁粉芯,研究了热处理条件及绝缘包覆处理对复合磁粉芯磁性能的影响.实验结果表明:压制后的退火处理能够有效地提高Fe-Si-Al磁粉芯的磁性能;增加退火温度能够提高样品的有效磁导率,减少磁滞损耗;过高的退火温度(＞660℃) 能够恶化粒子间的绝缘层,降低磁特性;Fe-Si-Al磁粉芯的最佳退...     

A new method for stress relieving amorphous alloys to improve magnetic properties

An analysis of the kinetics of stress relief annealing in amorphous alloys, with particular emphasis on the effect of annealing on the resulting magnetic properties, is made. Based on this analysis, an optimal procedure for annealing amorphous alloy magnetic cores is suggested. It involves a fast heatup to a high temperature for a short time. The expected benefits of this procedure are decreased embrittlement, lower strain induced anisotropy, and lower residual stresses. The conventional technique for stress relieving magnetic cores proved unsuitable for the application of the new annealing treatment. A new technique was devised in which the ribbon is dynamically annealed as it is wound onto the core. The magnetic properties of the resulting toroids are superior to those produced by the conventional technique.