cfpndxn铁基非晶态合金的技术动态与市场前景.doc

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1、、.~①我们‖打〈败〉了敌人。　　②我们‖〔把敌人〕打〈败〉了。铁基非晶态合金的技术动态与市场前景1铁基非晶态合金基本特性与用途非晶态金属与合金是20世纪70年代问世的一种新兴的材料。其制备技术完全不同于传统的晶态工艺方法，而采用冷却速度大约106℃/秒的超急冷凝固技术，从钢液到薄带成品一次成型。由于超急冷凝固，合金凝固时的原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，故称为非晶态合金。这种结构类似于玻璃，因此也称为金属玻璃。　　与传统的金属磁性材料相比，由于非晶合金原子排列无序，没有晶体的各向异性，而且电

2、阻率高，因此具有高的导磁率、低的损耗，是优良的软磁材料，代替硅钢、坡莫合金和铁氧体等作为变压器铁心、互感器、传感器等，可以大大提高变压器效率、缩小体积、减轻重量、降低能耗。非晶合金的磁性能实际上是迄今为止非晶合金最主要的应用领域。1.1非晶态合金特性软磁材料主要包括冷轧硅钢、铁氧体、非晶态合金和纳米晶合金（亦称为超微晶合金）。非晶合金主要是铁基非晶合金、铁镍基非晶合金、钴基非晶合金，纳米晶合金则是由非晶合金经过热处理后获得的一种性能优越的合金。各种软磁材料各自具有不同的特点，应用场合也不同。表1是常用软磁材料性能的比较。表1　常用软磁材料性能比

3、较铁基非晶合金冷轧硅钢铁镍基合金钴基合金铁基纳米晶坡莫合金软磁铁氧体饱和磁感应强度/T>1.52.0>0.70.5-0.8>1.20.5-1.5<0.5居里温度℃>415730>250>320>560>400<230晶化温度℃>550>410>480>510电阻率μΩ-cm140501251409055>106密度　g/cm7.187.657.58.07.258-8.84.8硬度hg/mm2860640900880120600饱和磁致伸缩系数/×10-620-30271201-20-2514初始磁导率>10001000>4000>30000>8

4、0000>100002000最大磁导率>200000>10000>200000>200000>2000000>200000矫顽力A/m<3>8.0<0.8<2.0<2.0>0.42.0铁损(W/kg)P1/50=0.07P1/50=0.3P0.2k/20k<20P0.2k/20k<5P0.2k/20k<10P0.2k/20k<13P0.2k/20k<20P1/400=1.2P1/400=5.8注：铁损的表示方法，如P1/50表示频率为50Hz、磁能密度为1T的铁损。各种非晶合金和纳米晶合金的特性如下：　铁基非晶合金在所有常用的非晶合金中具有最高

5、的饱和磁感应强度，磁导率大大高于硅钢片，　　而矫顽力及铁损显著低于硅钢片。本文将在下面作为重点内容讨论。　铁基纳米晶合金是首先备制非晶带料，经过热处理后获得到晶粒直径10～20纳米的微晶，因此称为超微晶材料或纳米晶材料。该合金几乎综合了所有非晶合金的优异性能：高的初始磁导率（105）、高饱和磁通密度(1.2T)，低比损耗（P0.2/50k=15W/kg）以及良好的温度稳定性。　由于铁基纳米晶合金的损耗接近钴基非晶合金，又明显小于铁基非晶合金，而饱和磁感应强度　（Bs）比钴基非晶合金要高得多，磁的温度稳定性与坡莫合金相当，但价格低廉，故在20kH

6、z　以上，数百kHz以下的应用场合，纳米晶合金是其它软磁材料最有力的竞争者。广泛应用于高频变压器、谐振电感和滤波电感磁芯。　铁镍基非晶合金参数介于铁基和钴基非晶合金之间。中等的饱和磁感应Bs(0.7～1.2T)，较　低的磁芯损耗和很高的磁导率。经磁场退火后可得到很好的矩形磁滞回线。其应用基本上与中镍　坡莫合金对应。可代替IJ79。从低损耗和高机械强度来说，又远比晶态合金优越。铁镍非晶合　金是开发最早，用量最大的非晶合金。主要用于漏电开关，精密电流互感器磁芯和磁屏蔽等领域。　钴基非晶合金的磁导率极高，而矫顽磁力也极低。高频下磁芯损耗在前三类非晶中

7、最低，适用　于几十到几百千赫兹的工作频率。饱和磁致伸缩系数接近零，受到机械应力后磁化曲线几乎不发　生变化。但饱和磁感应Bs(0.5～0.8T)比较低，价格昂贵适用于双极性磁化的小功率变压器，　以及磁放大器磁芯和尖峰抑制磁珠。铁基非晶合金的Bs(1.4T~1.8T)高，磁芯损耗比硅钢低得多　（1/3~1/5），价格比硅钢高，适用于制造中频和工频变压器。由此可以看出，相对于常冷轧硅钢来说，非晶合金和纳米晶合金有很大的优势。1.2铁基非晶合金的性能及应用国外铁基非晶合金的牌号经历了2605SC、2605S2、2605TCA和2605SA1的变迁（表2

8、）。表2　国外铁基非晶合金的变迁2605SC（1979）2605S2（1980）2605TCA（1991）2605A1（1997）Fe81Si3.5B