论文部分内容阅读
Fe基纳米晶软磁合金,具备高磁导率、低矫顽力和低损耗等优异的软磁性能。其在以变压器磁芯和电机磁芯为代表的诸多电力电子领域都有较好的应用前景。对非晶薄带退火会优化其软磁性能,但是退火后的纳米晶薄带柔韧性差、易断,难以达到工业加工的强度。Fe基纳米晶合金的磁性能对应力十分敏感,如果将磁芯固化并使其得到较高的强度,则固化过程中引入的应力会对磁芯软磁性能产生较大的影响。所以寻找能提升磁芯软磁性能的制备工艺有重要的意义。本文使用锦州同创科技FJZ0620-150-160非晶制带系统制备非晶宽带,总结宽带制备工艺流程,总结出选用喷嘴弧度以及控制辊嘴间距的方法。用不同工艺制备和加工纳米晶磁芯,使用湖南天恒测控TD-8220A软磁直流测试系统以及TD-8120软磁交流测试系统分别测试磁芯的直流以及交流软磁特性。通过对比不同工艺处理前后软磁参数变化量总结各处理工艺对磁芯软磁性能的影响。实验结果如下:(1)保证非晶带有较好均匀性所需要的喷嘴弧度α与喷嘴宽度L(mm)的关系:α=0.001L。制带中得到非晶带的厚度T(μm)与辊嘴间距D(mm)的关系T=66D-1.4。(2)磁芯退火可以提高磁芯的软磁性能,最佳的退火温度为500℃。环状磁芯在Hm=200A/m的条件下饱和磁感应强度达到0.97T,矫顽力为1.23A/m。磁芯在Bm=0.1T,f=1kHz的条件下的损耗为0.04kW/m3。(3)使用固化剂固化磁芯会导致磁芯软磁性能变差。相比环氧树脂、聚氨酯、有机硅这三种固化剂,使用有机硅固化剂得到最好的直流软磁性能,矫顽力为1.416A/m,饱和磁感应强度为0.968T。使用聚氨酯固化剂得到最好的交流软磁性能,在f=1kHz的测试条件下固化效果最好,固化后磁芯损耗减小12%。(4)钝化固化处理环状磁芯所得到的交流软磁特性优于固化处理磁芯。在f=10kHz的测试条件下差距最大,经过钝化固化工艺处理之后磁芯损耗减小3%,而只经过固化工艺处理之后的磁芯损耗增大20%。(5)对纳米晶薄带施加张应力。平行于应力方向,随着应力增大,晶面间距变大,正应变增大。应力应变关系为:ε=10-6(2.511σ+2.997)。垂直于应力方向,随着应力增大,晶面间距减小,负应变增大。应力应变关系为:ε=10-6(5.11σ+9.069)。制备工艺对磁芯软磁性能影响机理:(1)磁芯固化过程中引入应力,影响磁芯软磁性能。使用收缩率较小的聚氨酯、有机硅固化剂固化效果优于环氧树脂固化剂。(2)对磁芯进行钝化处理,增加了薄带层间绝缘性,有助于减少磁芯的损耗。