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表1 铁基非晶合金的物理性能(国标牌号1K101)
饱和磁感应强度Bs 1.56T 硬度Hv> 960
居里温度Tc 410°C 密度d 7.18g/cm3
晶化温度Tx 550°C 电阻率r 130Wm-cm
饱和磁致伸缩系数ls 27´10-6 热膨胀系数Dl/l
表2 铁基非晶合金的典型磁性能
产品类型 横向磁场退火 无磁场退火 纵向磁场退火
最大导磁率 >2x104 >20´104 >25´104
饱和磁感应强度 1.5 T 1.5 T 1.5 T
剩余磁感应强度 <0.5 T 0.5-1.0 T 1.2 T
矫顽力 <4A/m <2.4 A/m <4A/m
损耗(50Hz, 1.4T) <0.2W/kg <0.13W/kg <0.3W/kg
损耗(400Hz, 1.2T) <1.8W/kg <1.25W/kg <2W/kg
损耗(8kHz, 1.0T) <80W/kg <60W/kg <100W/kg
铁损变化率(-55°C -125°C) <15% <15% <15%
铁损变化率(120°C´200小时) <15% <15% <15%
注:上述数据为非晶带材经过最佳热处理后的磁性能,但并不代表铁芯的最终性能。当带材制造成铁芯时,由于具体情况发生某些性能变化属正常现象。
表3 铁基非晶合金与硅钢片的磁性能对比
性能指标 铁基非晶合金 硅钢
饱和磁感(T) 1.56 2.03
矫顽力(A/m) <4 <30
最大磁导率 (Gs/Os) 45×104 4×104
铁损(W/kg) 50Hz,1.3T下<0.2 50Hz, 1.7T下=1.2
激磁功率(VA/kg) 50Hz,1.3T下<0.5 50Hz, 1.7T下<0.83
叠片系数 >0.80 0.95
磁致伸缩(>´10-6) 27 -
电阻率(>mW-cm) 130 45
比重(g/cm3) 7.18 7.65
晶化温度(℃) 550 -
居里温度(℃) 415 746
抗拉强度(Mpa) 1500 343
维氏硬度(HV) 900 181
厚度(μm) 30 300
铁基非晶带材常用磁性能曲线
产品规格
产品牌号 带材宽度 mm 带材厚度μm
RF1-0050 5±0.2 27±3
RF1-0080 8±0.2 27±3
RF1-0100 10±0.5 27±3
RF1-0150 15±0.5 27±3
RF1-0200 20±1 27±3
RF1-0250 25±1 27±3
RF1-0300 30±1 27±3
RF1-0400 40±1 27±3
RF1-0500 50±1 27±3
RF1-0700 70±1 27±3
RF1-1000 100±1 27±3
RF1-1500 150±1 27±3
RF1-1700 170±1 27±3
RF1-2200 220±1 27±3
替代硅钢片,作为工频配电变压器铁芯
中频变压器铁芯(400Hz-15KHz)
环形滤波电感、开口电感铁芯(15kHz以下)
大功率开关电源、电抗器铁芯
饱和电抗器、脉冲压缩器铁芯
非晶合金,或称为金属玻璃,它是20世纪70年代问世的一种新型材料,是利用急冷技术,将钢液一次成型为厚度为30微米的薄带,得到的固体合金(薄带)是不同于冷轧硅钢材料中原子规则排列的晶体结构,正是这种合金其原子处于无规则排列的非晶体结构,使其具有狭窄的B-H回路,具有高导磁性和低损耗的特点;同时非晶合金原子排列的不规则限制了电子的自由通行导致电阻率比晶体合金高出2-3倍,这样也有利于减少涡流损耗。以非晶合金为原料制成的变压器铁心,其空载损耗与采用硅钢片的传统变压器相比,减少了75%左右,使非晶合金变压器具有十分显著地节能和环保效果,当非晶合金变压器铁心用于油浸变压器时,可明显减排多种有害气体。所以,越来越多的生产厂商采用非晶合金来作为变压器铁心的原材料。
钛金属已成为化工装备中主要的防腐蚀材料之一,并在化工装置中已确立了他的耐腐蚀地位。作为化工设备中的理想材料,钛也愈来愈引起工程技术人员的重视。 经过多年的推广,钛及其合金已作为一种优异的耐腐蚀结构材料...
钛合金无论是哪种牌号的,必须要经过钛合金专用离子氮化之后才能使用,不然起不到钛合金这种材料的最佳作用的, 目前国内用得多起来了 ,一般用于军工航天石化类...
钛合金无论是哪种牌号的,必须要经过钛合金专用离子氮化之后才能使用,不然起不到钛合金这种材料的最佳作用的, 目前国内用得多起来了 ,一般用于军工航天石化类的比较多一些。总之这些基本都是用再比较重要的领域...
铝合金典型用途
铝 合 材料特性的概要 金 JIS A.A 系统 1060 1060 导电材 61%IACS 保证,强度必 要时使用 6101 1085 1085 1080 1080 成形性、表面处理性良好、耐 蚀性是铝合 1070 1070 金中最好的合金。强度依铝的 纯度而减 纯 1050 1050 少。 铝 1N30 1100 1100 纯度在 99% 以上的一般用途铝 。在阳极氧 1200 1200 化后外观稍稍泛白, 此外其它 特性与上述 合金相同。 1N00 比1100 强度稍高,挤压性良好 。其它特性同 1100 。 2011 2011 切削性良好、强度高、耐蚀性 差。要求耐蚀性的场合使用 6262 合金。 2014 2014 2017 2017 因为铜含量高、耐蚀性、强度 高、使用在 2024 2024 构造用材料,也适用于锻造品 。 2117 2117 固溶化处理后,作为铆钉、铆 扣材
铝合金典型用途
铝合金典型用途 1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管,各种软管,烟花粉 1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合,但对强度要求不高,化工设备是其典型用途 1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件,例如 化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热 交换器、印刷板、铭牌、反光器具 1145 包装及绝热铝箔,热交换器 1199 电解电容器箔,光学反光沉积膜 1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材 2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品 2014 应用于要求高强度与硬度(包括高温)的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材 料,车轮与结构元件,多级火箭第一级燃料槽与航天器零件,卡车构架与悬挂系统零件 2017 是第一个获得工业应用的 2XXX 系合金,目前的应用范围较窄,主要为铆钉、通 用机械零件、结构与运输工具结
研究的反激变压器工作在20 kHz高频开关模式,首先应考虑选用软磁铁氧体、铁基非晶合金和金属磁粉芯等适于高频条件下工作的磁芯材料。对比列出了市场上典型的R2KB型MnZn功率铁氧体、1K101铁基非晶合金和FeSiAI磁粉芯等三种磁芯材料的性能参数。铁基非晶合金磁芯一般采用约30 mm厚且宽度最大不超过300 mm的薄带材叠层绕制而成,常见的磁芯型式为环形或矩形拼接式。 设计变压器磁芯结构为带集中切口气隙的跑道环形磁芯。该结构在磁芯的一侧芯柱集中开有气隙,而在对侧芯柱同心绕制高、低压绕组,采用气隙与绕组分开布置的方式可有效减小气隙边缘效应以优化绕组磁密分布。通过计算分析 的具体磁芯参数,磁芯采用宽度70 mm的带材绕制,绕制厚度60mm磁芯结构宽度190 mm和绕组窗口宽度70 mm。绕组窗口长度lW和切口气隙长度鬼为待设计参数,二者需在绕组结构设计的基础上确定。
一种高、低压绕组在单侧磁柱上同心绕制的绕组结构。绕制过程中高、低压绕组均采用单层绕法且通过绕组参数设计保证绕制长度相等。该结构可有效减小绕组端部边缘效应和绕组间漏感。根据绕组间绝缘要求,在低压绕组与磁芯间以及高、低压绕组之间分别设置厚2mm和8mm的固体绝缘层。
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。
铁基非晶合金(Fe-based amorphous alloys)
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
由于超急冷凝固,合金凝固时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,称之为非晶合金,被称为是冶金材料学的一项革命。这种非晶合金具有许多独特的性能,如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性,高的电阻率和机电耦合性能等。由于它的性能优异、工艺简单,从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。
在以往数千年中,人类所使用的金属或合金都是晶态结构的材料,其原子三维空间内作有序排列、形成周期性的点阵结构。
而非晶态金属或合金是指物质从液态(或气态)急速冷却时,因来不及结晶而在室温或低温保留液态原子无序排列的凝聚状态,其原子不再成长程有序、周期性和规则排列,而是出于一种长程无序排列状态。具有铁磁性的非晶态金合金又称铁磁性金属玻璃或磁性玻璃(Glassy Alloy),为了叙述方便,以下均称为非晶态合金。