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非晶软磁合金材料及其产业现状与发展前景
[发布时间]:2009年4月28日 [来源]:网摘 [点击率]:13544
【导读】:     1、非晶软磁合金材料及其应用1.1 非晶软磁合金材料及其形成机理我们根据原子排列方式把物质划分为晶体和非晶体两类。物质里面的原子排列是整齐有序的叫做晶体物质的...

 

    耐机械冲击性:加速度55g,持续时间8ms,冲击3次,要求损耗变化率 DP/P≤±15%。 
    耐机械振动:频率20-500Hz,加速度5g,扫描45分钟,两个方向,要求损耗变化率 DP/P≤±15%。 
    离心试验:恒加速度15g,5分钟,要求损耗变化率 DP/P≤±15%。
    根据上述要求,曾经对非晶态合金作了一系列机械稳定性试验。 
    经过一系列机械冲击和振动等试验,非晶铁心的磁性能变化率相当低,完全满足使用要求。
    总之,非晶态合金的机械稳定性良好。目前,在非晶中心的产品中,每年用于军工电源的铁心在一万只以上。既然它们可以稳定地应用于军工电源,那么在使用条件相对温和的民品中理所当然也是可以胜任的。
    1.5.2规模生产问题
    目前,国内非晶软磁合金生产企业中多数企业程度不同地存在批量产品质量不够稳定、产品一致性差、性能指标离散较大的问题,其主要原因是有的生产厂家技术装备差、生产工序不全,检测手段落后,综合研发实力不强。作为新兴的产业,其发展和进步必然有一个动态过程。
    2、非晶软磁合金材料产业发展历程和现状
    2.1发展历程
    第一阶段,1967年~1988年:1967年Duwez教授率先开发出Fe-P-C系非晶软磁合金,带动了第一个非晶合金研究开发热潮。1979年美国Allied Signal公司开发出非晶合金宽带的平面流铸带技术,并于1982年建成非晶带材连续生产厂,先后推出命名为Metglas的Fe基、Co基和FeNi基系列非晶合金带材,标志着非晶合金产业化和商品化的开始。1984年美国四个变压器厂家在IEEE会议上展示了实用的非晶配电变压器,从而将非晶合金应用开发推向高潮。在这期间,美国主要致力于非晶合金带材的大规模生产和节能非晶配电变压器的推广应用,在技术和产品方面基本形成垄断。到1989年,美国Allied      Signal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。除美国之外,日本和德国在非晶合金应用开发方面拥有自己的特色,重点是电子和电力电子元件,例如高级音响磁头、高频电源(含开关电源)用变压器、扼流圈、磁放大器等。但在1988年以前,由于专利问题,日本的非晶发展始终受到美国的制约。
    第二阶段,1988年~至今:1988年日本日立金属公司的Yashizawa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)。此类合金的突出优点在于兼备了铁基非晶合金的高磁感和钴基非晶合金的高磁导率、低损耗,并且是成本低廉的铁基材料。因此铁基纳米晶合金的发明是软磁材料

 

的一个突破性进展,从而把非晶态合金研究开发又推向一个新高潮。纳米晶合金可以替代钴基非晶合金、晶态坡莫合金和铁氧体,在高频电力电子和电子信息领域中获得广泛应用,达到减小体积、降低成本等目的。1988年当年,日立金属公司纳米晶合金既实现了产业化,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,大量采用纳米晶磁心制作接口变压器和数字滤波器件。在此期间,美国Allied Signal公司(现被Honeywell公司兼并)也加强了非晶合金在电力电子领域的推广应用,先后推出4个系列的铁心制品。
    2.2国内研究开发现状
    国内非晶材料研究始于1976年,国家科委从“六五”开始连续5个五年计划均将非晶、纳米晶合金研究开发和产业化列入重大科技攻关项目。其中标志性的成果分别是:“七五”期间建成百吨级非晶带材中试生产线,带材宽度达到100mm;“八五”期间突破了非晶带材在线自动卷取技术,并建成年产20万只非晶铁心中试生产线;“九五”期间,成立了国家非晶微晶合金工程技术研究中心,建成了千吨级铁基非晶带材生产线,带材宽度达到220mm,同时建成年产600吨非晶配电变压器铁心生产线。通过前4个五年科技攻关计划的实施,我国基本实现了非晶合金带材及制品产业化。在十五期间,纳米晶带材及其制品产业化开发又被列入重大科技攻关计划,国家给予重点支持,旨在推动纳米晶材料应用开发快速发展,满足电力电子和电子信息等高新技术领域日益增长的迫切需求。目前,国内从事非晶软磁合金材料生产的单位约20多家,其中安泰科技股份有限公司(原钢铁研究总院部分转制上市)是国内非晶材料研究开发力量最强、产业规模最大的单位,也是上述国家科技攻关项目的主要承担单位。目前具有年产非晶带材3000吨,纳米晶带材300吨的生产能力。
    通过这4个五年科技攻关计划的实施,我国基本实现了非晶合金带材及制品产业化。在十五期间,纳米晶带材及其制品产业化开发仍然被列入国家重大科技攻关计划,给予重点支持,旨在推动非晶纳米晶材料应用开发快速发展,满足电力电子和电子信息等高新技术领域日益增长的迫切需求。
    目前,非晶软磁合金所达到的最好单项性能水平为:
    初始磁导率 μ0 = 14 ×104 钴基非晶 
    最大磁导率 μm = 220 ×104 钴基非晶 
    矫顽力 Hc = 0.001 Oe 钴基非晶 
    矩形比 Br/Bs = 0.995 钴基非晶 
    饱和磁化强度 4πMs = 18300 Gs 铁基非晶 
    电阻率 ρ= 270 微欧厘米
 

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