铁基纳米晶薄带在大功率变压器铁芯上的应用

快速凝固技术制备的24μm铁基纳米晶薄带经过不同的带材制备工艺、铁芯制备工艺制作的120mm×60mm×30mm纳米晶变压器铁芯在20kHz,0.5T的工作条件下可以获得更低的剩磁(Br≤0.2T)、损耗(P≤20W/kg)及磁导率,和现有30μm带材制备的变压器磁芯相比降低了变压器的温升,提高了电源效率及运行的稳定性,满足逆变焊机电源变压器高频化、小型化及更安全的设计要求。     

频率和磁场强度对非晶及纳米晶合金带材磁性能的影响

研究了频率(f10 kHz)和磁场强度对商业非晶合金1K101和纳米晶合金1K107成品带材铁芯的损耗Pc和幅值磁导率μa的影响。结果表明,两种带材铁芯损耗Pc均正比于磁感应强度B的平方(Pc∝B2)及正比于频率f的平方(Pc∝f2);两种带材铁芯的μa都随B增加到一定值然后下降;当频率f为200 kHz时,1K107合金带材在B为0.4 T时最大幅值磁导率μa=27273.3;1K101合金带材在B=0.7 T时具有最大幅值磁导率μa=6548.9;在相同f、B条件下1K107带材损耗明显小于1K101,即便是f相同、B更大的情况下前者损耗仍可能小于后者,例如P1K107(200 kHz,0.7T)为1302.08 W/kg,P1K101(200 k Hz,0.4T)为2180.36 W/kg,表明纳米晶合金带材的磁性能明显优于非晶合金带材,更适合用于制备高频电力电子变压器铁芯。     

带厚对FeSiB非晶铁芯软磁性能的影响

研究了带材厚度对非晶环形铁芯软磁性能的影响,铁芯由标称成分为Fe91.7Si5.3B3.0(质量分数),分别为带厚22μm,25μm和26μm的带材制成。铁芯在氮气保护下经过653~723K保温1h进行热处理。在5~30kHz以及200~1 000mT(Bm)范围内测试铁芯软磁性能。研究表明,带材厚度影响铁芯软磁性能,随着带材厚度的减小,铁芯动态损耗值、矫顽力和剩磁都逐渐减小,带厚22μm带材绕制的铁芯可以获得最优的软磁性能。     

外刊撷英

<正>纳米晶Fe-Co-Si-B-P-Cu-软磁合金带制法日本东北大学金属材料研究所超低损耗纳米晶软磁材料开发中心开发成功纳米晶Fe-Co-Si-B-P-Cu-软磁合金带,用于家电制品变压器和电机的铁芯,比原先硅钢和非晶合金的铁芯体积小,损耗低,已于2014年10月开始提供样品试用。所开发的Fe-Co-Si-B-P-Cu-合金采用单辊法,由合金熔液急冷制成厚约40μm,宽     

固化剂对非晶纳米晶铁芯磁性能的影响

研究了固化剂对非晶纳米晶带材制作的铁芯磁性能的影响规律。结果表明,在不同粘度条件下,固化剂的热膨胀系数随温度的增加而增加,但存在两个转折点,这与其中发生的晶型转变有十分密切的关系;随着固化剂粘度增加,非晶铁芯和纳米晶铁芯的损耗变化率增加,磁导率变化率先增大后减小,这主要是由于在不同粘度下固化剂的膨胀系数不同导致铁芯内应力不同而引起铁芯磁性能的变化。本研究中,非晶和纳米晶铁芯在粘度为90 MPa·s时,损耗及磁导率变化值较低。     

带厚对非晶纳米晶铁芯软磁性能的影响

研究了带材厚度对非晶纳米晶环形铁芯软磁性能的影响,铁芯由不同厚度标称成分为1K101及1K107B的带材制成。在氮气保护下热处理后测试铁芯软磁性能。研究结果表明,铁芯动态损耗值、矫顽力和剩磁随带材厚度的减小逐渐减小,带材厚度影响铁芯的热稳定性。选用较薄带材绕制铁芯,可减小铁芯体积,提高器件运行稳定性。薄带在热处理前后韧性较厚带更好,可有效提高铁芯绕制及热处理后的加工效率。     

配电变压器用铁基非晶合金最新进展

介绍了近几年Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ非晶合金作为配电变压器铁芯材料,在降低铁芯损耗、降低激磁功率、提高工作磁感、改善带材脆性等方面的最新专利信息。     

新型Fe72.7Si17B6.8Nb2.6Cu0.9纳米晶铁芯的磁场热处理工艺与软磁性能

为满足高频变压器对铁芯低损耗的需求,研究了新型Fe_72.7Si₁₇B_6.8Nb_2.6Cu_0.9纳米晶铁芯的热处理工艺,探讨了铁芯动态、静态软磁性能随无磁场退火保温时间与施加不同磁场强度的横磁磁场退火时的变化规律。结果表明,不加磁场时,保温时间为60 min时铁芯的损耗最低,为P_{20 kHz/0.5 T}=11.82 W/kg,而其静态软磁性能在保温30 min处于最优状态,H_{c30 min}=1.86 A/m。施加横向磁场后,其直流磁性能剩磁和矫顽力显著降低,H_{c40 mT}=0.64 A/m,而其损耗在磁场强度为50 mT达到最低,为P_{20 kHz/0.5 T}=10.53 W/kg。高频范围内涡流损耗在铁芯损耗中起主导作用,新型纳米晶铁芯经横向磁场热处理后高频损耗大幅降低,同时磁导率表现优异。     

热处理磁场强度对铁基纳米晶合金高频磁性能的影响

研究了不同磁场强度热处理工艺对铁基纳米晶合金带材磁性能的影响。结果表明:铁基纳米晶合金带材的综合磁性能优劣受热处理磁场强度的影响很大。磁场强度为100 m T热处理后的铁基纳米晶合金磁芯矫顽力Hc、剩余磁感应强度Br和动态磁滞损耗Ps同时达到最小值,分别为0.45 A/m、0.12 T、9.60 W/kg;并且在3MHz的高频条件下仍保持有3μH的较高电感量;在保证较高磁导率的同时,合金获得具有低损耗、低剩磁、低矫顽力,即具有良好的高频磁性能。     

带厚对FeCuNbSiB纳米晶铁芯性能的影响

采用标称成分为Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7(原子百分数)、带厚分别为18 μm、22 μm和26 μm的带材制成环形铁芯,经过560℃保温1h热处理后测试其性能,发现铁芯损耗随带材厚度的减小而降低,实验中用18μm和22 μm厚带材制备的铁芯与在共模电感方面处于国际领先地位的VAC公司生产的同规格铁芯在电感...     

超微晶电流到感器铁芯的热处理方法

本文探讨了如何通过热处理使超微晶电流互感器铁芯具有优良的磁性能。实践证明分段式热处理工艺适用于超微晶铁芯。另外装炉时用铁块将铁芯隔离能有效地解决超微晶铁芯在晶化过程中的散热问题。特别是铁块和铁芯的重量相当时效果最佳,此时超微晶铁芯具有最好的磁性能。     

Effect of Ca addition on soft magnetic properties of nanocrystalline Fe-based alloy ribbons

The effect of Ca addition on the magnetic properties of a nanocrystalline Fe-based alloy was investigated. A small amount of Ca (0.06 wt%) was added to the Fe-based alloy, which was then melt spun to fabricate thin ribbons with a thickness of ∼30 μm. These ribbons were heat treated to obtain a nanocrystalline structure with a grain size of ∼10 nm, and the crystallization behavior was studied to optimize the grain structure. The characteristics of the ribbon alloys were analyzed using a B-H meter, a 4-point probe, a transmission electron microscope (TEM), and a scanning electron microscope (SEM). As a result, the optimum permeability and minimum core loss were obtained for the alloy containing Ca, when annealed at 520 °C for 1 h. The analyses revealed that a reduced core loss could be attributed to the high electrical resistivity and suppressed grain growth, which were caused by the Ca element distributed along the grain boundary. Based on the results, Ca addition to Fe-Si-B-Nb-Cu base nanocrystalline alloy was very effective in controlling the grain size, minimizing the eddy current loss, inducing an improved magnetization behavior, and reducing the core loss.     

喷丸工艺对TC4钛合金梯度纳米晶结构的作用规律

目的通过改变喷丸的压力或时间,在钛合金表面制备出剧烈塑性变形(SPD)层较厚、硬度较高的梯度纳米晶结构。方法改变喷丸压力(0.3~0.6 MPa)或喷丸时间(15~60 min),调控TC4钛合金表面梯度纳米晶结构的变形层厚度和纳米晶晶粒尺寸。利用金相显微镜观察塑性变形层截面的组织形貌,通过X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)确定喷丸表面纳米晶的晶粒尺寸,通过显微硬度计对塑性变形层的截面硬度进行研究。结果一定喷丸压力(0.6MPa)下,SPD层和总变形层厚度分别在喷丸25、30 min时达到饱和值78μm和143μm。一定喷丸时间(25 min)下,SPD层和总变形层的厚度随喷丸压力的增加而增厚,在0.4 MPa时达到饱和,分别为78μm和120μm。当SPD层厚度进入饱和阶段后,表层晶粒大小和硬度强化程度都趋于稳定;在0.6 MPa下,当表面α相细化至稳定阶段时,晶粒尺寸为30~90 nm,表面硬度提高约30%。结论喷丸SPD层及总变形层的厚度随喷丸时间的延长或喷丸压力的增大而增厚,当SPD层厚度趋于饱和后,表面晶粒尺寸和硬度强化程度都已饱和。     

逆变电源用纳米微晶软磁铁心

介绍了一种FeNbCuSiB纳米微晶合金铁心,这种铁心具有低损耗、低乘磁和高磁导率等优良磁性能。介绍了2种能有效地散热的铁心保护装置,同时介绍了铁心的热稳定性和逆变电源变压器的设计要求。这种铁心适用于20－100kHz的各种高频大功率电源变压器。     

二次退火温度对无取向硅钢组织和磁性能的影响

对1.2%Si无取向硅钢进行不同温度的二次退火试验,研究了不同二次退火温度对无取向硅钢组织和磁性能的影响。结果表明:二次退火能显著增大铁素体晶粒尺寸,降低无取向硅钢铁损;在780~820 ℃下进行二次退火,铁损降幅最大,达到1.0 W/kg,无取向硅钢的磁性能达到最佳水平,此时平均晶粒尺寸为83~114 μm。通过扫描电镜对不同温度二次退火后的试样进行析出物统计,发现试样中的析出物主要为MnS-Cu_xS,当二次退火温度为780~820 ℃时,0.1~0.2 μm的细小MnS-Cu_xS析出物比例最低。     

超微晶合金在电力系统测量级电流互感器铁芯中的应用

本文就超微品合金在电力用测量级电流互感器铁芯中的应用进行了研究。分析了电流互感器误差的影响因素,比较了传统软磁材料硅钢片和玻莫合金与新型软磁材料超微晶合金的特点,介绍了测量级电流互感器铁芯的选材并举例说明了超微晶合金电流互感器铁芯的设计制造过程。     

弧焊逆变器变压器的优化设计

从理论和实践上探讨了弧焊逆变器的高频脉冲功率变压器的优化设计,从最小功耗的角度推导了最佳铜,铁损比和最佳初,次级铜损比,根据传热学理论和实践导出了变压器的热模型,提出了按允许温升局部最优的设计方法,并通过试验验证。     

高饱和磁感Fe82Si3.8B13.9C0.3非晶铁芯的退火及浸漆工艺

研究了不同磁场退火和浸漆固化工艺对Fe₈₂Si_3.8B_13.9C_0.3非晶合金环形铁芯损耗和磁性能的影响,并与1K101合金铁芯进行了对比。结果表明:与1K101合金相比,Fe₈₂Si_3.8B_13.9C_0.3合金铁芯的最佳退火温度低于1K101合金,其中纵磁退火时达到最低,为330 ℃。纵磁退火Fe₈₂Si_3.8B_13.9C_0.3合金铁芯有着更高的饱和磁感应强度,B_{3500 A/m}=1.611 T。经350 ℃无磁场退火处理后,Fe₈₂Si_3.8B_13.9C_0.3合金铁芯的损耗P_{50 Hz, 1.4 T}=0.360 W/kg,稍高于1K101合金;经330 ℃纵磁退火处理后,Fe₈₂Si_3.8B_13.9C_0.3合金铁芯的损耗P_{50 Hz, 1.4 T}=0.257 W/kg,也高于1K101合金;经350 ℃横磁退火处理后损耗P_{50 Hz, 1.4 T}=0.163 W/kg,低于1K101合金。纵磁退火Fe₈₂Si_3.8B_13.9C_0.3合金铁芯经浸漆固化处理后,磁通密度B_{800 A/m}=1.341 T,比纵磁退火1K101合金浸漆固化铁芯高15%;纵磁退火且浸漆的Fe₈₂Si_3.8B_13.9C_0.3合金铁芯损耗低于1K101合金浸漆铁芯,且随着频率升高优势更加明显;当频率大于1000 Hz时,纵磁退火且浸漆的Fe₈₂Si_3.8B_13.9C_0.3合金铁芯的损耗值低于未浸漆铁芯。