非晶超微晶(纳米晶)合金知识简介
- 格式:docx
- 大小:17.54 KB
- 文档页数:4
如果金属或合金的凝固速度非常快(例如用每秒高达一百万度的冷却速率将铁-硼合金熔体凝固),原子来不及整齐排列便被冻结住了,其排列方式类似于液体,是混乱的,这就是非晶合金。
非晶纳米晶软磁材料都有哪些?您可以咨询安徽华晶机械有限公司,下面小编为您简单介绍,希望给您带来一定程度上的帮助。
非晶软磁合金材料的种类:1、铁基非晶合金铁基非晶合金:主要元素是铁、硅、硼、碳、磷等。
它们的特点是磁性强(饱和磁感应强度可达1.4-1.7T )、磁导率、激磁电流和铁损等软磁性能优于硅钢片,价格便宜,最适合替代硅钢片,特别是铁损低(为取向硅钢片的1/3-1/5),代替硅钢做配电 变压器可降低铁损60-70%。
铁基非晶合金的带材厚度为0.03毫米左右,广泛应用于中低频变压器的铁心(一般在10千赫兹以下),例如配电变压器、中频变压器、大功率电感、电抗器等。
2、铁镍基非晶合金铁镍基非晶合金:主要由铁、镍、硅、硼、磷等组成,它们的磁性比较弱(饱和磁感应强度大约为1T以下),价格较贵,但磁导率比较高,可以代替硅钢片或者坡莫合金,用作高要求的中低频变压器铁心,例如漏电开关互感器。
3、钴基非晶合金钴基非晶合金:由钴和硅、硼等组成,有时为了获得某些特殊的性能还添加其它元素,由于含钴,它们价格很贵,磁性较弱(饱和磁感应强度一般在1T以下),但磁导率极高,一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感等,替代坡莫合金和铁氧体。
4、纳米(超微晶)软磁合金材料由于非晶合金中原子的排列是混乱无序的这种特殊结构,使得非晶合金具有一些独特的性质。
安徽华晶机械有限公司位于安庆长江大桥经济开发区。
是人民解放军第4812工厂全资子公司。
公司经营以机械制造为主,拥有各类专业生产、检验试验设备94台(套),涉及铸造、橡胶制品、压力容器、制造等多个行业,主要从事非晶软磁设备、空压机及气源设备、橡胶件(含特种橡胶件)、餐余垃圾处理设备、铸件、机械加工等产品的研制、生产、经营和服务。
铁基纳米晶合金一、简介:铁基纳米晶合金是由铁元素为主,加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料,这种非晶态材料经热处理后可获得直径为的,弥散分布在非晶态的基体上,被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料。
微晶直径 10-20 nm, 适用频率范围 50Hz-100kHz.二、背景介绍:1988年日本的Yoshizawa等人首先发现,在Fe-S-iB非晶合金的基体中加入少量Cu和M(M=Nb,Ta,Mo,W等),经适当的温度晶化退火以后,可获得一种性能优异的具有bcc结构的超细晶粒(D约10nm)软磁合金。
这时材料磁性能不仅不恶化,反而非常优良,这种非晶合金经过特殊的晶化退火而形成的晶态材料称为纳米晶合金。
其典型成份为Fe7315Cu1Nb3Si1315B9,牌号为Finemet。
其后,Suzuki等人又开发出了Fe-M-B(M=Zr,Hf,Ta)系,即Nanoperm系。
到目前为止,已经开发了许多纳米晶软磁材料,包括:Fe基、Co基、Ni基[2]。
由于Co基和Ni基不易于形成K、Ks同时为零的非晶态或晶态合金,如果没有特殊情况,实用价值不大。
三、铁基纳米晶软磁合金的制备方法纳米晶软磁合金的制备一般采用非晶晶化法。
它是在用快淬法、雾化法、溅射法等制得非晶合金的基础上,对非晶合金在一定的条件下(等温、真空、横向或纵向磁场等)进行退火,得到含有一定颗粒大小和体积分数的纳米晶相。
近年来,也有一些研究者采用高能球磨法制备纳米晶软磁合金。
四、纳米晶软磁合金的结构与性能纳米晶软磁合金的典型成份为Fe7315Cu1Nb3Si1315B9。
随着研究的不断进行,合金化元素几乎遍及整个元素周期表。
从合金的化学成份在合金中的作用看,可以分为4类: (1). 铁磁性元素:Fe、Co、Ni。
由于Fe基合金具有高Bs的优势,且纳米晶合金可以实现K和Ks同时为零,因而使L值很高、损耗很低,价格便宜,成为当今研究开发的中心课题。
非晶、纳米晶软磁合金磁芯介绍1、讲授人:朱正吼,非晶、纳米晶软磁合金磁芯介绍,非晶及纳米晶软磁合金,牌号和基本成分铁基非晶合金铁镍基非晶合金铁基纳米晶合金非晶及纳米晶软磁合金磁芯非晶及纳米晶磁芯应用汇总销售---思索,,牌号和基本成分,,铁基非晶合金,组成:80%Fe、20%Si,B 类金属元素性能:1.高饱和磁感应强度〔1.54T〕;2.与硅钢片的损耗比较:磁导率、激磁电流和铁损等都优于硅钢片。
特殊是铁损低〔为取向硅钢片的1/3-1/5〕,代替硅钢做配电变压器可节能60-70%。
应用:广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯,适合于10kHz以2、下频率使用。
,,铁镍基非晶合金,组成:40%Ni、40%Fe及20%类金属元素性能:1.具有中等饱和磁感应强度〔0.8T〕、较高的初始磁导率和很高的最大磁导率以及高的机械强度和优良的韧性。
2.在中、低频率下具有低的铁损。
3.空气中热处理不发生氧化,经磁场退火后可得到很好的矩形回线。
应用:广泛用于漏电开关、精密电流互感器铁芯、磁屏蔽等。
,,铁基纳米晶合金,组成:铁元素为主,加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金,经快速凝固工艺形成一种非晶态材料。
热处理后获得直径为10-20nm的微晶,弥散分布在非晶态的基体上,被称为微晶、纳米晶材料。
性能:具有优异3、的综合磁性能,高饱和磁感、高初始磁导率、低Hc,高磁感下的高频损耗低,电阻率比坡莫合金高。
经纵向或横向磁场处理,可得到高Br或低Br值。
是目前市场上综合性能最好的材料。
应用:广泛应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、电流互感器铁芯、漏电爱护开关、共模电感铁芯。
,,非晶及纳米晶软磁合金磁芯,磁放大器磁芯滤波电感磁芯高频大功率磁芯恒电感磁芯电流互感器磁芯实例1:磁芯在开关电源中使用实例2:非晶磁芯在LED灯具上应用,,磁放大器磁芯,什么是磁放大器性能特点应用范围计算机ATX电源和通讯开关电源,,性能特点,,应用范围4、,磁放大器能使开关电源得到精确的掌握,从而提高了其稳定性。
各种合金金属磁芯、非晶、微晶磁芯介绍一、性能特点:坡莫合金金属磁芯:各类坡莫合金材料有着各自不同的,较硅钢材料与铁氧体优异的典型磁性能,有着较高的温度稳定性和时效稳定性.高初始磁导率类坡莫合金材料(IJ79,IJ85,IJ86)铁芯常制作电流互感器,小信号变压器;高矩形度类坡莫合金材料(IJ51)铁芯常制作磁放大器,双级性脉冲变压器;低剩磁类坡莫合金材料(IJ67h)铁芯常制作中小功率单极性脉冲变压器.二、非晶磁芯:⑴铁基非晶铁芯:在几乎所有的非晶合金铁芯中具有最高的饱和磁感应强度(1.45~1.56T),同时具有高导磁率,低矫顽力,低损耗,低激磁电流和良好的温度稳定性和时效稳定性.主要用于替代硅钢片,作为各种形式,不同功率的工频配电变压器,中频变压器,工作频率从50Hz到10KHz;作为大功率开关电源电抗器铁芯,使用频率可达50KHz.⑵铁镍基非晶铁芯:中等偏低的饱和磁感应强度(0.75T),高导磁率,低矫顽力,耐磨耐蚀,稳定性好.常用于取代坡莫合金铁芯作为漏电开关中的零序电流互感器铁芯.⑶钴基非晶铁芯:在所有的非晶合金铁芯中具有最高的磁导率,同时具有中等偏低的饱和磁感应强度(0.65T),低矫顽力,低损耗,优异的耐磨性和耐蚀性,良好的温度稳定性和时效稳定性,耐冲击振动.主要用于取代坡莫合金铁芯和铁氧体铁芯制作高频变压器,滤波电感,磁放大器,脉冲变压器,脉冲压缩器等应用在高端领域(军用)三、微晶磁芯:较高的饱和磁感应强度(1.1~1.2T),高导磁率,低矫顽力,低损耗及良的稳定性,耐磨性,耐蚀性,同时具有较低的价格,在所有的金属软磁材料芯中具有最佳的性价比,用于制作微晶铁芯的材料被誉为"绿色材料".泛应用于取代硅钢,坡莫合金及铁氧体,作为各种形式的高频(20KHz100KHz)开关电源中的大中小功率的主变压器,控制变压器,波电感,储能电感,电抗器,磁放大器和饱和电抗器铁芯,EMC滤波器共电感和差模电感铁芯,IDSN微型隔离变压器铁芯;也广泛应用于各种类同精度的互感器铁芯.环型规格范围:磁芯最大外径:750mm磁芯最小内径:6mm磁芯最小片宽:5mm磁芯最大片宽:40mm (可叠加得到更宽)其他规格可以根据客户需求订做四、参考说明:坡莫合金金属磁芯,非晶,微晶磁芯电磁性能状态:横磁热处理,低Br,有一定的恒导特性,适用于小功率单极性脉冲变压器,单端开关电源变压器,滤波电感,电抗器;常规热处理,低Pc,极低的激磁电流;适用于中频变压器;纵磁热处理,高Br,适用于配电变压器,中频变压器,双端开关电源变压器,大功率双极性脉冲变压器,饱和电抗器及脉冲压缩器. 摘要:结合应用实例,重点介绍了在不同应用场合选用非晶与超微晶材料的种类及其特点,并与其它磁性材料作了对比。
非晶纳米晶合金材料的工艺技术、产业化和应用第一篇:非晶纳米晶合金材料的工艺技术、产业化和应用非晶纳米晶合金材料的工艺技术、产业化和应用自从1960年Duwez教授等人发明液态金属快淬技术制取Au-Si 非晶合金和1966年发明Fe-P-C 非晶软磁合金以来,美国、日本、德国、前苏联和中国等相继开展了非晶合金的研究工作,并在20世纪70~80年代形成非晶合金研究开发的第一次热潮。
由于非晶合金制备工艺简单独特、材料性能优异等显著优点,应用范围不断扩大,四十多年来一直是冶金和材料领域的研究热点之一。
尤其在1988年日本Yashizawa教授等人在非晶化的基础上发明了纳米晶合金,从而开创了软磁材料的新纪元,大大促进了非晶材料制备设备、工艺技术的发展和材料开发应用,推动了非晶纳米晶产业的发展[1~3, 8]。
目前,利用快淬金属工艺技术制备的非晶材料已被广泛地应用于工业领域,除我们熟悉的磁性材料外,还有非晶钎焊材料、非晶催化材料、磁敏及传感器材料等;应用的材料形态有带材、丝材、粉末及薄膜等。
现代科学技术的发展,也大大促进了非晶纳米晶产业的发展,不仅提高了非晶合金制带设备和工艺技术水平,使其生产设备和技术更加自动化、现代化,保证了产品的质量,提高了产品的技术含量,从而满足现代电子技术发展的需要,而且也促进了新技术新材料研究、开发、应用[1~9]。
国外非晶纳米晶产业概况美国曾是世界上最大的非晶材料制造商,Honeywell公司Metglas业务部(前身为Allied Signal公司),是非晶材料制造技术的平板流技术专利所有者,年生产能力3万吨以上,实际年产1~2万吨,带材生产实现自动控制和自动卷取。
2003年被日本日立金属公司收购。
Honeywell公司Metglas业务部拥要两个独资工厂:美国Conway非晶金属制带厂和印度Gurgaon电子铁芯元件厂,两个合资公司:日本非晶质金属公司(NAMCO)和上海汉威非晶金属公司(SHZAM)。
纳米晶纳米非晶-回复纳米晶和纳米非晶是两种不同的材料结构,它们在纳米级尺寸下具有独特的性质和应用。
接下来,我将逐步解释这两个主题,并分析它们的特点和应用。
一、纳米晶纳米晶是一种具有晶体结构的纳米材料。
晶体是由原子或分子按照规则的周期性排列而成的,而纳米级的晶体则具有更加细小的结构。
纳米晶的晶格在纳米尺度下会出现明显的变形,导致其具有一些独特的物理和化学性质。
1. 特点首先,纳米晶具有较大的比表面积。
由于晶体结构的细小,纳米晶的比表面积较大,有助于提高物质的反应速率和吸附性能。
其次,纳米晶具有较高的强度和硬度。
晶粒尺寸的减小使材料颗粒之间的相互作用变得更加困难,从而提高了纳米晶的强度和硬度。
此外,纳米晶还表现出许多尺寸效应,如光学性质的改变、电子结构的变化等。
2. 制备方法制备纳米晶的方法主要包括物理方法和化学方法。
物理方法包括溅射法、磁控溅射法、气体相沉积法等,利用高能量粒子或脉冲电流来改变材料的晶体结构。
化学方法则是通过溶胶-凝胶法、溶液法、水热法等将溶剂中的原子或分子进行有序排列,并形成纳米尺寸的晶粒。
3. 应用领域纳米晶具有广泛的应用领域。
在材料科学领域,纳米晶可用于制备高强度、高韧性和高导电性的材料。
此外,纳米晶还可应用于催化剂、传感器、电子器件等领域。
在生物医学领域,纳米晶还可以作为药物载体、生物标记物等,用于药物传递和成像等应用。
二、纳米非晶纳米非晶是一种具有非晶结构的纳米材料。
非晶结构是指材料的结构没有明确的周期性,而是呈现出无规则的排列方式。
纳米非晶材料在纳米级尺寸下具有高度的非晶性,其性质和应用与传统非晶材料有所不同。
1. 特点与传统非晶材料相比,纳米非晶具有更高的玻璃化转变温度和更好的热稳定性。
纳米非晶还具有较好的可塑性和可冷变形性,使其在加工和制备过程中更加灵活和方便。
此外,纳米非晶还具有优异的磁学、光学和电学性质,使其成为发展新型电子器件和磁性材料的理想选择。
2. 制备方法纳米非晶的制备方法主要包括快速凝固法、溶胶-凝胶法、磁控溅射法等。
坡莫合金非晶纳米晶坡莫合金是一种特殊的金属合金材料,其独特的结构和性质使其在科学研究和工业应用中具有广泛的应用前景。
它是一种非晶合金材料,也被称为非晶态金属或非晶态合金。
而纳米晶则是一种晶体中晶粒尺寸在纳米级别的材料。
本文将介绍坡莫合金、非晶态和纳米晶的概念以及它们在材料科学和工程中的应用。
坡莫合金是由几种金属元素组成的合金材料,常见的成分包括镍(Ni)、铁(Fe)、铌(Nb)和硼(B)等。
它的制备过程涉及到快速凝固技术,通过迅速冷却合金液体,使其形成非晶态结构。
非晶态是一种无序的结构,与晶态相比,其原子排列没有规律性。
这种非晶态结构使坡莫合金具有许多独特的性质。
坡莫合金具有良好的力学性能。
非晶态结构中的原子无法找到自己的位置,因此坡莫合金具有较高的硬度和强度。
与传统的晶态材料相比,坡莫合金的强度可以提高数倍甚至更多。
这使得坡莫合金在制造高强度结构材料和耐磨材料方面具有广泛的应用前景。
坡莫合金具有优异的耐腐蚀性能。
非晶态结构的坡莫合金表面不容易形成氧化层,从而减少了与氧、水等物质的接触,降低了腐蚀的可能性。
这使得坡莫合金在化学工业、航空航天等领域中得到广泛应用。
坡莫合金还具有良好的磁性能。
由于非晶态结构的坡莫合金具有无序的磁矩排列,使其具有低磁滞、高饱和磁感应强度和高导磁率等特点。
这使得坡莫合金在电子磁性材料、传感器等领域有着广泛的应用。
与非晶态结构相比,纳米晶结构的材料具有更小的晶粒尺寸,通常在纳米级别。
纳米晶具有高比表面积和晶界的丰富性,使其具有许多特殊的性质。
纳米晶材料具有较高的硬度、强度和塑性,同时还具有良好的导电性和热稳定性。
这些性质使得纳米晶材料在材料科学、能源领域、电子器件等方面有着广泛的应用。
纳米晶坡莫合金是将坡莫合金制备成纳米晶结构的材料。
通过合适的处理方法,可以将坡莫合金的晶粒尺寸控制在纳米级别。
纳米晶坡莫合金继承了坡莫合金的优异性能,同时还具有纳米晶材料的特殊性质。
因此,纳米晶坡莫合金在高强度结构材料、耐磨材料、电子器件等领域有着广泛的应用前景。
非晶纳米晶:新能源领域的应用一、非晶纳米晶简介非晶纳米晶,一种独特的材料形态,兼具非晶和纳米晶的特性。
非晶材料指的是原子或分子的排列在三维空间中缺乏长程有序的结构,这使得非晶材料具有一些独特的物理和化学性质,如高强度、高韧性、良好的耐磨性和耐腐蚀性等。
纳米晶则是指晶体颗粒尺寸在纳米级别(通常为几个到几十个纳米)的材料,由于其具有极高的比表面积和界面能,使得纳米晶体材料表现出不同于常规粗晶材料的性质。
非晶纳米晶的制作过程通常涉及快速冷却或高度受限的结晶过程,使得原子或分子来不及形成长程有序的晶体结构,而是以无序状态结晶为纳米级的颗粒。
这种独特的结构和性质使得非晶纳米晶在新能源领域中展现出巨大的应用潜力。
二、非晶纳米晶在新能源领域的应用1.太阳能电池:非晶纳米晶因其高光电转换效率和稳定性在太阳能电池领域具有广泛应用。
通过使用非晶纳米晶作为吸光层,可以提高太阳能电池的光吸收效率和光生电流密度,从而提高光电转换效率。
同时,由于非晶纳米晶具有优异的稳定性,可以有效地降低太阳能电池的光衰减,提高其长期使用的性能。
2.储能电池:非晶纳米晶在储能电池领域也表现出色。
例如,锂离子电池的负极材料可以通过使用非晶纳米晶实现更高的能量密度和更快的充电速度。
非晶纳米晶的高比表面积和良好的电导性有助于提高锂离子的嵌入和脱出效率,从而提高电池的充放电性能。
此外,非晶纳米晶还可以作为电极材料应用于超级电容器,提供高功率密度和快速充放电能力。
3.燃料电池催化剂:在燃料电池中,非晶纳米晶可以作为催化剂用于促进氧还原反应和氢氧根的生成。
由于其高比表面积和良好的电导性,非晶纳米晶能够提供更多的活性位点,促进反应的进行,从而提高燃料电池的效率和性能。
4.光电催化:在光电催化领域,非晶纳米晶可以作为光催化剂用于分解水生成氢气和氧气。
通过吸收太阳光并利用其高光电转换效率,非晶纳米晶可以将水分子分解为氢气和氧气,为实现可再生能源生产和存储提供了有效的解决方案。
非晶超微晶(纳米晶)合金知识简介非晶超微晶(纳米晶)合金知识简介铁基纳米晶合金是由铁元素为主,加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料,这种非晶态材料经热处理后可获得直径为10-20纳米的微晶,弥散分布在非晶态的基体上,被称为超微晶或纳米晶材料. 纳米晶材料具有优异的综合磁性能:高饱和磁感(1.2T)、高初始磁导率(8万)、低Hc(0.32A/M), 高磁感下的高频损耗低(P0.5T/20kHz=30W/kg),电阻率为80 微欧厘米,比坡莫合金(50-60微欧厘米)高,经纵向或横向磁场处理,可得到高Br(0.9)或低Br值(1000Gs). 是目前市场上综合性能最好的材料;适用频率范围:50Hz-100kHz,最佳频率范围:20kHz-50kHz.广泛应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯.等.非晶合金的特点及分类非晶合金是一种导磁性能突出的材料,采用快速急冷凝固生产工艺,其物理状态表现为金属原子呈无序非晶体排列,它与硅钢的晶体结构完全不同,更利于被磁化和去磁。
典型的非晶态合金含80%的铁,而其它成份是硼和硅。
非晶合金材有下列特点:(1)非晶合金铁芯片厚度极薄,只有20至30um,填充系数较低,约为0.82。
(2)非晶合金铁芯饱和磁密低。
(3)非晶合金的硬度是硅钢片的5倍。
(4)非晶合金铁芯材料对机械应力非常敏感,无论是张引力还是弯曲应力都会影响其磁性能。
(5)非晶合金的磁致伸缩程度比硅钢片高约10%,而且不宜过度夹紧。
非晶合金具有的高饱和磁感应强度、低损耗(相当于硅钢片的1/3~1/5)、低矫顽力、低激磁电流、良好的温度稳定性等特点。
非晶合金可以从化学成分上划分成以下几类:(1)铁基非晶合金(Fe-based amorphous alloys)铁基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度(1.54T),铁基非晶合金与硅钢的损耗比较:磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点,特别是铁损低(为取向硅钢片的1/3-1/5),代替硅钢做配电变压器可节能60-70%。
铁基非晶合金的带材厚度为0.03mm 左右,广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯,适合于10kHz 以下频率使用。
(2)铁镍基、钴基非晶合金(Fe-Ni based-amorphous alloy)铁镍基非晶合金是由40%Ni、40%Fe及20%类金属元素所构成,它具有中等饱和磁感应强度〔0.8T〕、较高的初始磁导率和很高的最大磁导率以及高的机械强度和优良的韧性。
在中、低频率下具有低的铁损。
空气中热处理不发生氧化,经磁场退火后可得到很好的矩形回线。
价格比1J79便宜30-50%。
铁镍基非晶合金的应用范围与中镍坡莫合金相对应,但低铁损和高的机械强度远比晶态合金优越;代替1J79,广泛用于漏电开关、精密电流互感器铁芯、磁屏蔽等。
(3) 铁基纳米晶合金(Nanocrystalline alloy)铁基纳米晶合金是由铁元素为主,加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料,纳米晶材料具有优异的综合磁性能:高饱和磁感(1.2T)、高初始磁导率(8×104)、低Hc(0.32A/M),高磁感下的高频损耗低(P0.5T/20kHz=30W/kg),电阻率为80μΩ/cm,比坡莫合金(50-60μΩ/cm)高,经纵向或横向磁场处理,可得到高Br(0.9)或低Br值(1000Gs)。
是目前市场上综合性能最好的材料;适用频率范围:50Hz-100kHz,最佳频率范围:20kHz-50kHz与传统材料的比较冷轧硅钢的饱和磁感高,但由于其有效磁导率低,高频损耗大,使用频率达不到kHz频段,即使使用极薄硅钢仍达不到铁基非晶的损耗水平;铁氧体材料的价格低廉,但由于其居里温度低,在100℃以上时的饱和磁感已经很低,因此其使用温度受到限制,再者,其饱和磁感低于0.5T,制造大功率磁芯时需要较大的体积。
至于坡莫合金,尽管其磁性能好,可与非晶纳米晶材料相媲美,但由于它含有50%以上的镍,成本高,加工工艺复杂,获得用于高频环境下的极薄带的价格昂贵,两者的性价比是不可比的.总体来说,非晶合金具有如下优势:(1)不存在时效稳定性问题,纳米晶合金在200℃以下,钴基非晶合金在100℃以下,经过长期使用,性能无显著变化;(2)温度稳定性比软磁铁氧体好,在-55℃至150℃范围内,磁性能变化5%~10%,而且可逆;(3)耐冲击振动,随电源整机在30g下的振动试验中,均未发生过性能恶化问题;(4)铁基非晶合金脆性大大改善,带材平整度良好,可以剪切加工,也可以制成搭接式卷绕磁芯,经过5次弯折或拆卸,性能无显著变化。
非晶合金的应用领域(1)替代极薄硅钢产品,从市场需求来看,极薄硅钢(厚度<0.1mm)在20世纪70年代大量用于400Hz 以上各种电子元件如高频变压器、电抗器、磁屏蔽等,目前这方面的市场需求较大,但供方难以满足需要,用非晶纳米晶合金材料替代,不仅可以提高产品性能、质量和促使小型化,而且价格上也有利可图。
(2)高磁导率和大功率磁芯器件,由于国内铁氧体生产设备和技术条件的限制,高磁导率、高性能、大功率铁氧体难以满足国内市场需求,如采用非晶纳米晶材料取而代之,可以促使一些电子设备国产化、小型化。
铁基非晶合金冷轧硅钢铁镍基非晶钴基非晶合金铁基纳米晶合金坡莫合金软磁铁氧体饱和磁感应强度/T >1.5 2.0 >0.7 0.5~0.8 >1.2 0.5~1.5<0.5居里温度/℃ >415 730 >250 >320 >560 >400 <230晶化温度/℃ >550 >410 >480 >510电阻率/μΩ-cm 140 50 125 140 90 55 >106密度/(g/cm3) 7.18 7.65 7.5 8.0 7.25 8~8.84.8硬度/(hg/mm2) 860 640 900 880 120 600饱和磁致伸缩系数/×10-6 20~30 27 12 0 1~2 0~25 14初始导磁率 >1000 1000 >4000 >30000 >80000 >10000 2000最大导磁率 >200000 >10000 >200000 >200000 >2000000>200000矫顽力(A/m) <3 >8.0 <0.8 <2.0 <2.0>0.4 20铁损/(W/kg) P1/50=0.07P1/400=1.2 P1/50>0.3P1/400=5.8 P0.2/20k<20 P0.2/20k<5 P0.2/20k<10 P0.2/20k=13 P0.2/20k<20注:铁损的表示方法:如P1/50表示频率为50Hz,磁通密度为1T的铁损。
(3)工作环境温度高和环境恶劣等的一些电子产品,如油田钻探、海洋探测等特殊环境使用的电子产品用的各种磁性器件,选用非晶纳米晶合金材料制作,可以物尽其用,避免选材上的困扰。
(4)航空、航天等军工产品用的各种磁性器件需要小而轻、温度稳定性好、磁性要求高,使用非晶纳米晶合金材料远优于其他软磁材料。
(5)高频、大电流、大功率电源变压器、电抗器、滤波器等器件的小型化,目前这些器件大都采用铁氧体或冷轧硅钢,工作频率f=20kHz,工作磁感B=0.2T~0.3T,如采用非晶纳米晶合金磁芯,可将工作频率提高到f=40kHz~50kHz,工作磁感B=0.5T~0.6T,可以大大减小磁芯器件的体积和尺寸。
(6)各种抗EMI器件、噪声抑制器和尖峰抑制器市场前景非晶合金是一种无序原子结构的合金,它代表了冶金学中最新的材料,其典型生产过程是由熔融的合金在最初的冷却速度率接近于每秒100万度的情况下凝固而成。
“非晶合金带材”含铁78%-81%、含硼13-5%、含硅3.5%-8%,另外还含微量的镍和钴等金属元素,外表面特征是具有金属色泽的银灰色薄带。
非晶合金的一个重要应用领域是配电变压器。
与取向硅钢变压器相比,非晶变压器的主要优势为:采用非晶合金作为铁芯材料的配电变压器,其空载损耗比同容量的硅钢变压器降低60%-80%,减少了能源消耗,具有很好的经济效益和环境效益。
由于非晶变压器的空载能耗较低,比较适合在我国农村用电和城市配网。
我国“十一五”规划的目标中,明确要“实现2010年人均国内生产总值(GDP)比2000年翻一番”,“单位国内生产总值能源消耗比‘十五’期末降低20%左右”。
“十一五”规划对节能降耗的明确提出以及具体目标的出台,对国内各行各业将形成现实的压力,对于耗能大户电网公司压力尤其巨大。
电网降耗的短期技术实现手段不多,非晶变压器是必选手段。
目前,我国年均生产配电变压器约2.4亿kVA,如30%改用非晶材料,年生产非晶变压器为7200万kVA,以每台变压器300kVA为例,年需求非晶变压器将达24万台。
这将降低变压器空载损耗13万kW,一年可节约用电11.4亿kWh。
相当节约电煤43.3万吨,减少燃煤有害气体排放1.1万吨。
据国家有关部门预测,国内变压器厂对非晶配电变压器铁芯的需求按变压器总需求30%的使用率测算,每年至少需要铁基非晶带材15-20万吨。
预期2010年需求将达到20万台,因此未来五年非晶合金变压器需求将高速增长,保守估计年复合增长率在50-100%,非晶合金变压器将成为电网设备中增长最快的品种之一。
在价格方面,由于非晶变压器所需要的铜线比冷轧硅钢要多,所以只有非晶合金的价格与冷轧硅钢片的价格保持合理的比例,才能使得非晶合金在变压器产业中占有市场份额。
按照总拥有费用法(简称TOC,是一种评价变压器能源效率比较全面的方法)计算,当非晶变压器的价格≤1.3倍的同容量的冷轧硅钢变压器的价格,才能达到替代的目的。
从2004年开始,硅钢变压器的主要原料取向硅钢价格猛涨,从不到2万元/吨一度上涨到4.2万元/吨,目前维持在3.7-3.8万元的高位。
相同规格的硅钢变压器与非晶变压器的市场价格之比已由数年前的1:2回落到目前的1:1.3以下。
硅钢价格暴涨使得非晶合金变压器的相对成本大幅下降,节能降耗及投入产出优势充分体现,给非晶变压器的推广应用提供了强劲的动力。