磁场退火对Fe_80_Si_9B_11_非晶合金铁芯磁性能的影响

磁场退火对Fe_80_Si_9B_11_非晶合金铁芯磁性能的影响 第 26 卷第 3 期 物理测试 Vol . 26 ,No . 3 2008 年 5 月 May 2008 Physic s Examinatio n and Testing 磁场退火对 Fe80 Si9 B11 非晶合金铁芯磁性能的影响 李山红 , 卢志超 , 李德仁 , 周少雄 ()钢铁研究总院安泰科技股份有限公司 ,北京 100081 摘 要 :研究了不同的磁场退火方式对非晶合金铁芯磁性能的影响 。结果表明 ,纵向磁场退火后非晶合金铁芯的 剩磁 、最大磁导率和损耗增加 ;横向磁场处理后非晶合金铁芯的剩磁 、最大磁导率 、损耗和矫顽力减小 ; 先加横向 磁场后加纵向磁场退火 ,非晶合金铁芯可同时获得高的剩磁和低的损耗 。 关键词 :非晶合金 ;磁场退火 ;磁性能 () 中图分类号 : T G142 文献标识码 : A 文章编号 :100120777 20080320018203 Eff ect of Magnetic Fiel d Anneal ing on Magnetic Properties of Fe80 Si9 B11 Amorphous Metall ic Cores L I Sha n2ho ng , L U Zhi2c hao , L I De2re n , Z HO U Shao2xio ng ( )A dva nced Technolo gy & Material Co L t d , Cent ral Iro n & Steel Resea rch Instit ute ,Beijing 100081 , China Abstract :A mo rp ho us metallic co re s were annealed in diff erent magnetic field. The magnetic p rop erties of t he co re s af ter a nnealing were exa mined. The result s sho w t hat rema nence , magnetic per mea bilit y and co re lo sses increa se af ter a nnealing i n lo ngit udinal magnetic fiel d , w hile decrea se in t ra nsver se magnetic field. High rema nence a nd lo w co re lo ss ca n be o btained af t er a nnealing in lo ngit udinal magnetic field follo wing in t ransver se magnetic field. Key words :a mo rp ho us allo y ; magnetic a nnealing ; magnetic p ropert y [ 1 ,2 ] ; ?在保温过程中加 36 m T 的直流纵 横磁场下处理 自 1960 年美国 D uwez教授发明了用快淬工 艺制备非晶态合金以来 ,由于其独特的组织结构 、高 磁场 ,降温过程中加 40 m T 的直流横磁场 ; ?在保 [ 3 ,4 ] 效的制备工艺 、优异的材料性能和广阔的应用前 温过程中加 40 m T 的直流横磁场 ,降温过程中加 36 景 ,一直受到材料科学工作者和产业界的特别关注 。 m T 的直流纵磁场 。 随着非晶合金带材应用的不断发展 ,如何根据 采用湖南联众生产的 MA TS - 2010 SD 软磁直 应用的要求获得需求的磁性能越来越成为关注的热流测量装置测量铁芯的直流磁性能 ,采用日本岩崎 点 。非晶合金最佳磁性能的获得 ,要求消除在制备 生产的 IWA TSU S Y8232 B2H 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 仪测 量 铁芯 的 过程中产生的应力 ,退火的温度应足以使原子充分 交流损耗 。测量非晶合金铁芯的磁性能时 , 尺寸为 [ 5,9 ] 扩散而不产生晶化。另一方面 , 磁场退火 也可 3 退火前铁芯尺寸的实测值 ,密度按 71 18 g/ m计算 。以改进其软磁特性 。文章的目的是研究不同的磁场 退火对非晶合金铁芯磁性能的影响 。2 结果与讨论 表 1 给出了不同退火 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 处理后非晶合金铁芯 1 实验方法 1 可见 ,加磁场处理后铁芯的 的直流磁性能 。由表 ( ) 名义成分为 FeSiBat . %的铁基非晶合金80 9 11 饱和磁感应强度都有小幅度的提高 。与无磁场处理 , 带材厚度为 26 ?1 带材采用平面流铸带方法制备 相比较 ,纵向磁场退火后非晶合金铁芯的剩磁和最 μm ,宽为 50 mm ,表面光洁 。将带材绕制成内径为大磁导率增加 ; 横向磁场处理后非晶合金铁芯的最 35 mm 、外径为 37 mm 的环形铁芯 ,在氮气保护下 大磁导率 、剩磁和矫顽力减小 。 退火 ,退火温度均为 380 ?,保温 90 mi n ,退火制度 图 1 为采用不同退火工艺非晶合金铁芯在 B m = 1 T 时损耗随频率变化曲线 。由图 1 可见 , 纵向 分别为 : ?无磁场处理 ; ?在磁场大小为 36 m T 的 直流纵磁场下处理 ; ?在磁场大小为 40 m T 的直流磁场处理后非晶合金铁芯的损耗最高 ,横向磁场处 ( ) 2ma il :li sha nho ng @at mcn . co m ; E作者简介 :李山红 19772,女 ,硕士生 ; 修订日期 : 2007212230 表 1 不同退火制度处理后非晶合金铁芯的直流磁性能 于剩磁的大幅度提高 ,而矫顽力并没有降低 ,磁滞 Ta ble1 The DC magnetic properties of the amorphous cores 回线包围的面积增加 ,因此纵向磁场退火后铁芯的 annealed in diff erent magnet ic f iel d 损耗与无磁场处理后的铁芯相比没有减小 ,反而有 退火制度 无磁场处理 加纵磁 加横磁 先纵磁后横磁 先横磁后纵磁 所增加 。 μ 2 270 2 380 8 480 12 040 2 110 i μ 60 230 19 160 19 313 m172 300 11 710 B / T1 . 56 1 . 61 1 . 60 1 . 61 1 . 61 s B / T0 . 69 1 . 42 0 . 06 0 . 11 1 . 22 r - 1 5 . 63 5 . 80 3 . 59 3 . 90 2 . 65 H/ A ?m c 图 2 纵向磁场退火后铁芯的静态磁滞回线 和基本磁化曲线 Fig. 2 The dc hysteresis loop and magnetization curve of the a morphous core annealed in longitudinal magnetic f ield 图 1 非晶合金铁芯在不同退火工艺下 B= 1 T m 图 3 为横向磁场退火后铁芯的静 态 磁 滞 回 线 时损耗随频率变化曲线和基本磁化曲 线 。由 图 可 见 , 经 横 向 磁 场 处 理 后 Fig. 1 The core loss curves of the a morphous cores annealed 得到一个平伏的 磁 滞 回 线 , 具 有 低 剩 余 磁 感 应 强 in different magnetic f ield as a f unction of frequency and Bm of 1T 度和恒磁导率 的 特 点 。通 过 横 向 磁 场 退 火 , 使 磁 畴取向垂直于磁 化 场 方 向 , 故 可 将 磁 化 过 程 视 为 理后非晶合金铁芯的损耗最低 ,先加横磁后加纵向 完全的畴转动 过 程 , 所 以 损 耗 很 低 。这 种 以 低 剩 磁场处理后的非晶合金铁芯的损耗略高于横向磁场余磁感应 强 度 和 低 损 耗 为 特 征 的 非 晶 态 合 金 铁 处理 。在频率为 1 k Hz 、B 为 1 T 下 , 无磁场处理 m 芯 ,是制作脉冲 变 压 器 的 优 质 材 料 。但 是 这 种 方 后的非晶合金铁芯损耗为 31 85 W/ kg ; 纵向磁场处 式得 到 的 非 晶 合 金 铁 芯 磁 导 率 较 低 , 由 图 3 可 理后的损耗为 71 87 W/ k g ; 横向磁场处理后的损耗 见 , 铁 芯 在 高 于 2 0 0 A / m 的 磁 场 下 , 磁 感 应 强 度 仅为 11 72 W/ k g ,不到无磁场处理的非晶合金铁芯 才开始接近饱和 。 损耗的一半 ;先加横向磁场后加纵向磁场处理后的 非晶合金铁芯损耗为 1 . 95 W/ kg 。 图 2 为纵向磁场退火后铁芯的静态磁滞回线和 基本磁化曲线 。由图 2 可见 ,纵向磁场退火后 ,获得 矩形磁滞回线 。这是由于在磁性合金中 ,不同的原 [ 10 ] 子对 、赝偶极子的相互作用不同。当系统在外磁 场作用下被热激活时 ,原子对趋向于排列起来以减 少总能量 。随后 ,当系统冷却到较低温度时 ,原子扩 散受到抑制 ,取向的原子对被冻结下来 ,从而形成单 轴各向异性 。 这种单轴各项 异 性 的 存 在 使 得 非 晶 合 金 铁 芯 的剩磁和磁 导 率 增 加 , 铁 芯 在 不 到 100 A/ m 的 磁 图 3 横向磁场退火后铁芯的静态磁滞回线和基本磁化曲线 Fig. 3 The dc hysteresis loop and magnetization curve of the 场下磁感应强度已经接近饱和 ,可见纵向磁场处理 amorphous core annealed in transverse magnetic f ield 可以提高铁芯的工作点 ,且激磁电流降低 。但是由 物理测试 20 第 26 卷 图 4 为先加纵向磁场后加横向磁场退火后铁芯 ; 同时又保留了横向磁场 磁感应强度已经接近饱和 的静态磁滞回线和基本磁化曲线 ,这种复合磁场退 退火的优点 ,其矫顽力显著低于纵向磁场退火 ,损耗 火后得到的磁滞回线与横向磁场退火后的磁滞回线 显著低于纵向磁场退火 。该退火方式得到的非晶合 金铁芯综合性能优异 ,磁导率高而损耗低 。 相似 ,得到了一个平伏的磁滞回线 ,具有低剩余磁感 应强度和恒磁导率的特点 。这种退火方式又保留了 结语 3 一部分纵向磁场退火的优点 ,其磁化曲线的斜率比 横向磁场退火高 ,即磁导率高于横向磁场退火 ,可以 研究了磁 场 退 火 对 非 晶 合 金 铁 芯 磁 性 能 的 影 提高铁芯的工作点 ,降低激磁电流 。 响 。结果表明纵向磁场退火后 ,获得矩形磁滞回线 , 剩磁和磁导率增加 ,损耗变大 。横向磁场退火后获 得平伏的磁滞回线 ,具有低剩余磁感应强度和恒磁 导率的特点 ,损耗减小 。而复合磁场退火后的非晶 合金铁芯其磁滞回线与后加磁场退火后的磁滞回线 接近 ,同时又保留了先加磁场退火的优点 ,先加横向 磁场后加纵向磁场退火得到的非晶合金铁芯综合性 能优异 ,磁导率高而损耗低 。为如何获得应用要求 的磁性能提供了一个参考方法 。 参考文献 : [ 1 ] Kle ment W , Willen s R H , Duwez P. No n2cr yst alli ne St r uct ure 图 4 先加纵向磁场后加横向磁场退火后铁芯的 ( ) i n Solidified Gol d2silico n Allo ys [J ] . Nat ure , 1960 , 31: 869 . 静态磁滞回线和基本磁化曲线[ 2 ] Duwez P ,Li n S C H . Fo r matio n of Gla sse s f ro m Liquids a nd Fig. 4 The dc hysteresis loop and magnetization curve of the ( ) Biopol ymer s[J ] . J . Appl . Phys. , 1967 , 38:4096 . amorphous core annealed in transverse magnetic [ 3 ] Ha segawa R . Applicatio n s of A mo rp ho u s Magnetic Allo ys i n E2 f ield af ter longitudinal magnetic f ield lect ro nic Devices[J ] . J o ur nal of No n2cr y St alli ne Solids , 2001 , ( ) 287:405 . 图 5 为先加横向磁场后加纵向磁场退火后铁芯 Ha segawa . R. Present St at u s of A mo rp ho u s Sof t Magnetic Al2 [ 4 ] 的静态磁滞回线和基本磁化曲线 ,这种复合磁场退 lo ys[J ] , J o ur nal of Magneti sm a nd Magnetic Mat erial s , 2001 , 火后得到的磁滞回线与纵向磁场退火后的磁滞回线 ( ) 215:240 . Appi no C. Beat rice C , Ti ber to P , et al , Giant Magnetoi mp ed2 [ 5 ] 相似 ,得到了一个矩形的磁滞回线 ,非晶合金铁芯的 ance a nd Induced A ni sot rop y i n J o ule2heat ed a nd Co nventio nal2 剩磁和磁导率增加 ,铁芯在不到 100 A/ m 的磁场下 l y A nnealed Co2ba sed A mo rp ho u s Mat erial s [ J ] . J . M . M. M . ( ) 2001 , 2152216: 349 . Yo shizawa . Magnetic Prop ertie s a nd Applicatio ns of Na no st r uc2 [ 6 ] t ured Sof t Magnetic Mat erial s [ J ] . J o ur nal of Magneti sm a nd ( ) Magnetic Mat erial s , 2003 , 203:210 . Ha rada K , Tsure kawa S , Wat a na be T , et al . En ha ncement of [ 7 ] Ho mo geneit y of Grai n Bo unda r y Micro st r uct ure by Magnetic A nneali ng of Elect ro depo sit ed Na nocr yst alli ne Nickel [ J ] . ( ) Scrip t a Mat er , 2003 , 49:3672 . Molo do v D A , Shei k h2Ali A D. Eff ect of Magnetic Fiel d o n [ 8 ] Text ure Evol utio n i n Tit ani um [ J ] . Act a Mat erialia , 2004 , 52 ( ) 14: 4377 . 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