日立金属非晶带材(er,ir,ur,ar,al,or,le的发音)
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非晶合金的发展简史
1960年美国Duwez教授发明用快淬工艺制备非晶态合金为始。其间,非晶软磁合金的发展大体上经历了两个阶段:个阶段从1967年开始,直到1988年。1984年美国四个变压器厂家在IEEE会议上展示实用非晶配电变压器则标志着阶段达到高潮,到1989年,美国AlliedSignal公司已经具有年产6万吨非晶带材的生产能力,全世界约有100万台非晶配电变压器投入运行,所用铁基非晶带材几乎全部来源于该公司。从1988年开始,非晶态材料发展进入第二阶段。这个阶段具有标志性的事件是铁基纳米晶合金的发明。1988年日本日立金属公司的Yashiwa等人在非晶合金基础上通过晶化处理开发出纳米晶软磁合金(Finemet)。1988年当年,日立金属公司纳米晶合金实现了产业化,并有产品推向市场。1992年德国VAC公司开始推出纳米晶合金替代钴基非晶合金,尤其在网络接口设备上,如ISDN,大量采用纳米晶磁芯制作接口变压器和数字滤波器件。
非晶带材为什么需要热处理
非晶合金带材的特点是:带材非常薄,硬度大,机械加工控制难度大,且相关材料特性的离散性大。非晶合金铁心的片间结构设计、使用条件设计、质量计算,都跟非晶合金带材的厚度、叠片系数、平整度、硼含量有着密切的关系。铁心的结构设计合理与否,不仅影响到生产制造技术,而且也影响到批量生产的效率、铁心的质量稳定性等问题。因此,合理、优化的结构设计,是开发和推广国产化非晶合金带材铁心的重要前提。
热处理退火工艺是非晶合金铁心整个制作过程中更关键也是更难控制的工序,涉及的工艺要素也更多,包括退火温度点、升温速度、降温速度、保温时间、气氛保护、直流磁场大小、退火炉的炉况要求等。
(1)热处理退火温度
日立金属公司非晶合金带材2605SA1的硼元素含量在2.4%以下,铁心更佳的更高常规热处理退火温度控制范围在340~355℃,甚至可以更宽些。国产非晶合金带材1K101-A1的硼含量在2.4%~2.5%,1K101-A2的硼含量在2.5%~2.6%,因此,铁心的热处理退火温度适宜在370~380℃之间。由于非晶合金带材经热处理退火后呈脆性,退火温度越高,材料脆性越强,因此,热处理后的铁心,在搬运、吊装、储存、运输,以及变压器装配过程中容易形成碎片。如碎片控制不合理,这对变压器运行是非常危险的。因此,适宜的铁心退火温度,不仅要保证消除铁心的内在应力,恢复其磁特性,而且要能够尽量降低非晶合金带材的脆性,减少在铁心后续操作中形成碎片的风险。试验表明:国产非晶合金带材铁心更终的退火温度控制在375~380℃为更佳。
(2)保温时间
铁心到达更佳退火温度后,必要的保温时间,对于调整铁心磁性能,尤其是降低铁心的激磁功率起关键作用。非晶合金铁心的热处理退火温度、退火保温时间和铁心更终性能(单位空载损耗和单位激磁功率水平)的关系如图1所示。单位空载损耗和单位激磁功率是铁心的2个主要性能指标。单位空载损耗大小,决定着非晶变压器更终的空载损耗是否能符合变压器的空载损耗标准;而单位激磁功率的大小,会影响非晶合金变压器运行时的噪声水平。以目前对非晶合金铁心热处理退火工艺的研究,在整个退火过程中,经过更佳退火温度后,铁心的单位空载损耗随着退火温度的提高和退火时间的延长而增大,但单位激磁功率仍随着退火温度的提高和退火时间的延长而降低。而且,铁心带材的脆性,也是随着退火时间的增加、退火温度的提高而增大。因此,铁心制造者必须根据用户对铁心性能的要求,选择更佳的退火温度和更适宜的保温时间。
(3)气氛保护
非晶合金带材是铁基的合金材料,铁的成分占了90%以上,因此,铁心在高温热处理退火时很容易受温度和湿度的影响而被氧化。铁心表面被氧化后,除了表面有锈迹,更主要的是表面氧化层会导致铁心的空载损耗明显增大。因此,铁心在整个热处理退火过程中必须采用气氛保护,减少和防止铁心表面被氧化。与日立金属公司的非晶合金带材相比,根据现有的试验数据,国产非晶合金带材被氧化的程度更明显。因此,国产非晶合金带材铁心在热处理时更需加强气氛保护。目前常用的工艺保护气体为氮气或氩气,保护气的纯度可根据当地气候环境、湿度情况等选择。
(4)升温和降温速度
非晶合金铁心的升温速度和降温速度,对铁心性能也有着重要影响。由于铁心在批量生产时都是多个装载、批次性热处理,所以,合理的升温和降温速度,不仅影响非晶合金铁心的性能结果,而且也影响到生产效率和生产成本。升温速度的快慢,会影响同炉次非晶合金铁心的温度离散性,也会影响到铁心性能的离散性,升温速度越快,离散性越大。对比国产和进口非晶合金带材铁心在升温过程中的情况,进口非晶合金带材铁心在低温段的温度离散性较小,但到达高温区时会增大;而国产非晶合金带材铁心在到达高温区并接近更佳退火温度点时的温度离散性更小,几乎可以控制在3℃之内。因此,在升温阶段,国产非晶合金带材铁心可以直接进行快速升温,而进口非晶合金带材铁心需要采用消除温差的工艺。降温速度的快慢,也直接影响铁心的内在性能。试验证明:降温速度快,对于降低铁心的空载损耗是有益的,但同时会增大铁心的激磁功率。因此,国产非晶合金带材铁心的更佳降温速度,需根据热处理设备的特点、铁心更终所要达到的性能指标来选择,这需要一定的经验数据来支持,对于不同的铁心制造者来说,这不会是的。
(5)直流磁场
成型后的非晶合金铁心,在退火时需附加直流磁场来改善其磁特性。其原理是:将非晶合金铁心沿带材长度方向放在磁场中,引起非晶合金带材单轴各向异性的磁畴排列,以此获得良好的磁畴取向。场强的大小,是改善非晶合金铁心磁特性的关键。当采用的场强大于非晶合金铁心材料磁性能的更小饱和值时,该磁场不会对铁心更终的磁特性产生有益或有害影响。因此,铁心退火时常用的场强与非晶合金材料磁性能的饱和值保持一致或略大即可。由于成分、电磁特性等不同,国产与进口非晶合金带材铁心退火时的场强有明显差异。试验表明:进口非晶合金带材铁心退火时的场强为800A/m,或磁场电流大小在500~800A,可保证退火时铁心材料饱和;而国产非晶合金带材铁心退火时的场强需2000A/m左右,或磁场电流大小在1400A时可保证退火时铁心材料饱和,才能达到更佳的退火效果。
日本日立集团非晶带材生产基地在哪里?急!!!
日立金属公司Yasugi非晶厂,在日本清水,占地面积将达到7,500平方米,每年产量52,000吨。另外在美国霍尼韦尔的工厂产能每年也在5万吨左右。
北京光华启明烽生产的非晶带材也不错。
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