CN104882239B - 一种使Fe78Si9B13非晶饱和磁化强度提高和矫顽力降低的方法 - Google Patents

一种使Fe78Si9B13非晶饱和磁化强度提高和矫顽力降低的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种使Fe78Si9B13非晶饱和磁化强度提高和矫顽力降低的方法，包括如下步骤：将Fe78Si9B13非晶样品剪成条带，电源导线连接条带两端，设定电源的恒电流，所述电流与条带宽度的比为：0.5～0.8A：1mm，通电90～100s后，取下条带，即得饱和磁化强度提高矫顽力降低的Fe78Si9B13非晶条带。本发明用一种简便的方式得到高饱和磁感应强度、低矫顽力的Fe78Si9B13非晶条带，适合用于变压器铁芯，例如配电变压器、中频变压器等。

Description

一种使Fe78Si9B13非晶饱和磁化强度提高和矫顽力降低的方法
技术领域
本发明属于功能材料领域，具体涉及一种使Fe78Si9B13非晶饱和磁化强度提高和矫顽力降低的方法。
背景技术
金属玻璃(又称非晶合金)是采用快速凝固金术合成的，兼有一般金属和玻璃优异的力学、物理和化学性能的新型合金材料.金属玻璃中的“金属”，是指这种材料是由金属原材料熔炼而成；“玻璃”指的是这种材料的结构是玻璃态一样的短程有序，而不具备长程有序的结构。并不是指平时所见的玻璃。通常来说，金属在凝固的过程中，会由无序的状态转为有序的状态，原子按照一定的规则排列成为晶体。但是当冷却速度很大时可以让原子来不及排列，阻止晶体的形成。从而迫使液体结构保留下来成为非晶态。故人们也将金属玻璃称作“被冻结的熔体”。正是由于其结构与传统的晶体合金有很大的差异与不同，金属玻璃有着与众不同的力学、物理、化学性能。
Fe基金属玻璃具有优良的磁学性能，因此在变压器磁芯上具有广泛的应用前景。相比于传统磁芯硅钢片，Fe基金属玻璃具有矫顽力小、最大磁导率高、电阻率高、铁损低的特点。铁损仅为取向硅钢片的四分之一,为无取向硅钢的十分之一；激磁功率一般仅为取向硅钢片的十分之一甚至更低。以铁基非晶带材作为铁芯材料制造的变压器比硅钢变压器空载节能约60％一80％,运行能耗和运行费用也大大低于硅钢变压器。在全球能源危机和环境污染日益严重的今天,铁基非晶的开发利用对节能降耗具有十分重要的现实意义。
Fe78Si9B13非晶是具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。Fe78Si9B13非晶易于磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。
与硅钢材料相比，Fe78Si9B13非晶在饱和磁化强度上还有待提高。本技术能够大幅提升Fe78Si9B13的饱和磁化强度，降低矫顽力，因此提高了其磁学性能，相比于硅钢材料作为变压器铁芯更具有优势。
现有技术中，一般提高非晶材料的饱和磁化强度降低矫顽力的方法是对进行热处理，但是这种方法的缺点是温度不好控制。而本发明所采用的方法解决了这种缺陷。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种快速使Fe78Si9B13非晶饱和磁化强度提高和矫顽力降低的方法
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种使Fe78Si9B13非晶饱和磁化强度提高和矫顽力降低的方法，包括如下步骤：将Fe78Si9B13非晶样品剪成条带，电源导线连接条带两端，设定电源的恒电流，所述电流与条带宽度的比为：0.5～0.8A:1mm，通电90～100s后，取下条带，即得饱和磁化强度高和矫顽力低的Fe78Si9B13非晶条带。
所述Fe78Si9B13非晶样品的厚度是20～40μm，优选厚度为30μm。
所述条带的长度5～10cm，宽度2～4mm，优选长度为a＝5cm，宽度为b＝3mm的条带。
优选的，所述通电时间为100s。
优选的，所述电流与条带宽度的比为：0.75A：1mm。
本发明可以根据具体情况设置不同的通电系数μ、不同的通电时间，即可得到不同高磁学性能的样品。同样也可以根据不同需求改变条带的长度和宽度。
对获得的样品进行XRD、VSM、B-H测试，分析XRD图谱可分析得到焦耳退火之后的样品仍为非晶状态。利用VSM测试饱和磁化强度曲线可以说明经退火后饱和磁化强度明显改善。利用B-H仪测试矫顽力可以说明矫顽力显著降低，没有使用焦耳退火时矫顽力为20A/m,与现有技术比，本发明经过焦耳退火后得到的矫顽力更低，达到1～2A/m，现有技术的矫顽力为2.5A/m，降低了20％左右。
本发明的原理是通过焦耳退火一方面达到传统退火的结构放松、降低应力、缺陷减少的作用，降低畴壁位移的阻力对畴壁的钉扎作用，达到降低矫顽力、提高饱和磁化强度的效果。另一方面当退火时电子流过导体使原子磁矩发生了改变，进而对饱和磁化强度产生影响。
本发明是通过焦耳退火改善Fe78Si9B13非晶条带的内部组织应力，使其结构放松，既能够产生和传统退火一样或者更好的退火效果，提高磁学性能，又具有简便易行、节能、环保的特点。
本发明的有益效果是，用一种简便的方式使非晶的磁学性能增强，同时保留了其原有的非晶状态。本发明操作简便易行，可作为工厂大规模生产的方式。由于使用电阻热进行加热，能量使用率极高，因此成本低，耗能少，是一种环境友好的发明。此外，本发明对Fe78Si9B13非晶在变压器磁芯上的使用具有促进作用。因为Fe78Si9B13非晶作为变压器磁芯材料比硅钢材料在使用过程中有更低的能量损失，因此对于促进新材料的使用、节能减排具有积极作用。
附图说明
图1原带形状。
图2剪裁好的条带。
图3原带经不同参数直流焦耳退火后的XRD图谱。
图4原带经不同参数直流焦耳退火后的饱和磁化强度数据。
图5原带经不同参数直流焦耳退火后的矫顽力数据。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
材料：如图1是原带，图2是实施例1～7中剪裁好的Fe78Si9B13非晶条带，厚度为30μm。
实施例1
一种将Fe78Si9B13非晶的磁学性能快速提高(饱和磁化强度提高和矫顽力降低)的方法，包括如下步骤：
步骤一，将Fe78Si9B13非晶剪成长度为a＝5cm，宽度为b＝3mm的条带，放入样品袋中作为备用样品。
步骤二，将电源的恒电流设定为1.5A。
步骤三，电源导线连接条带两端，计时器准备计时。
步骤四，打开电源通电流，同时开始计时。
步骤五，通电时间到达100s时关闭电源，取下条带。
实施例2
一种将Fe78Si9B13非晶的磁学性能快速提高(饱和磁化强度提高和矫顽力降低)的方法，包括如下步骤：
步骤一，将Fe78Si9B13非晶剪成长度为a＝5cm，宽度为b＝3mm的条带，放入样品袋中作为备用样品。
步骤二，将电源的恒电流设定为1.65A。
步骤三，电源导线连接条带两端，计时器准备计时。
步骤四，打开电源通电流，同时开始计时。
步骤五，通电时间到达100s时关闭电源，取下条带。
实施例3
一种将Fe78Si9B13非晶的磁学性能快速提高(饱和磁化强度提高和矫顽力降低)的方法，包括如下步骤：
步骤一，将Fe78Si9B13非晶剪成长度为a＝5cm，宽度为b＝3mm的条带，放入样品袋中作为备用样品。
步骤二，将电源的恒电流设定为1.8A。
步骤三，电源导线连接条带两端，计时器准备计时。
步骤四，打开电源通电流，同时开始计时。
步骤五，通电时间到达100s时关闭电源，取下条带。
实施例4
一种将Fe78Si9B13非晶的磁学性能快速提高(饱和磁化强度提高和矫顽力降低)的方法，包括如下步骤：
步骤一，将Fe78Si9B13非晶剪成长度为a＝5cm，宽度为b＝3mm的条带，放入样品袋中作为备用样品。
步骤二，将电源的恒电流设定为1.95A。
步骤三，电源导线连接条带两端，计时器准备计时。
步骤四，打开电源通电流，同时开始计时。
步骤五，通电时间到达100s时关闭电源，取下条带。
实施例5
一种将Fe78Si9B13非晶的磁学性能快速提高(饱和磁化强度提高和矫顽力降低)的方法，包括如下步骤：
步骤一，将Fe78Si9B13非晶剪成长度为a＝5cm，宽度为b＝3mm的条带，放入样品袋中作为备用样品。
步骤二，将电源的恒电流设定为2.1A。
步骤三，电源导线连接条带两端，计时器准备计时。
步骤四，打开电源通电流，同时开始计时。
步骤五，通电时间到达100s时关闭电源，取下条带。
实施例6
一种将Fe78Si9B13非晶的磁学性能快速提高(饱和磁化强度提高和矫顽力降低)的方法，包括如下步骤：
步骤一，将Fe78Si9B13非晶剪成长度为a＝5cm，宽度为b＝3mm的条带，放入样品袋中作为备用样品。
步骤二，将电源的恒电流设定为2.25A。
步骤三，电源导线连接条带两端，计时器准备计时。
步骤四，打开电源通电流，同时开始计时。
步骤五，通电时间到达100s时关闭电源，取下条带。
实施例7
一种将Fe78Si9B13非晶的磁学性能快速提高(饱和磁化强度提高和矫顽力降低)的方法， 包括如下步骤：
步骤一，将Fe78Si9B13非晶剪成长度为a＝5cm，宽度为b＝3mm的条带，放入样品袋中作为备用样品。
步骤二，将电源的恒电流设定为2.4A。
步骤三，电源导线连接条带两端，计时器准备计时。
步骤四，打开电源通电流，同时开始计时。
步骤五，通电时间到达100s时关闭电源，取下条带。
将实施例1-7处理过的条带进行XRD、VSM、B-H测试。有研究表明，Fe78Si9B13非晶的磁矫顽力随着在非晶基体上析出的α-Fe晶粒的增加而增加,最大磁矫顽力的合金组织结构是α-Fe晶粒与分布在晶粒边缘的片状Fe2B化合物共存。因此要使矫顽力达到最大，必须保证Fe78Si9B13非晶在未晶化状态。对Fe78Si9B13非晶条带进行焦耳热处理是在一个较低的温度范围，并没有达到其晶化温度，因此经焦耳热处理后的非晶条带仍然保持非晶状态。由XRD图谱(附图3)可得非晶带经球磨后仍未非晶状态，故球磨不会影响其非晶性能。Fe78Si9B13非晶是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，具有较高的耐腐蚀性与强度，这些性质可以延长其使用的寿命。由饱和磁化强度曲线(附图4)可得非晶带的饱和磁化强度随通电电流的增加不断增加。矫顽力数据(附图5)可以说明矫顽力显著降低(实施例6的条带)。
实施例8
一种将Fe78Si9B13非晶的磁学性能快速提高(饱和磁化强度提高和矫顽力降低)的方法，包括如下步骤：
步骤一，将Fe78Si9B13非晶剪成长度为a＝10cm，宽度为b＝4mm的条带，厚度是20μm，放入样品袋中作为备用样品。
步骤二，将电源的恒电流设定为2.5A。
步骤三，电源导线连接条带两端，计时器准备计时。
步骤四，打开电源通电流，同时开始计时。
步骤五，通电时间到达90s时关闭电源，取下条带。
实施例9
一种将Fe78Si9B13非晶的磁学性能快速提高(饱和磁化强度提高和矫顽力降低)的方法，包括如下步骤：
步骤一，将Fe78Si9B13非晶剪成长度为a＝8cm，宽度为b＝2mm的条带，厚度是40μm，放入样品袋中作为备用样品。
步骤二，将电源的恒电流设定为1.2A。
步骤三，电源导线连接条带两端，计时器准备计时。
步骤四，打开电源通电流，同时开始计时。
步骤五，通电时间到达95s时关闭电源，取下条带。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种使Fe78Si9B13非晶饱和磁化强度提高和矫顽力降低的方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤一，将Fe78Si9B13非晶剪成长度为a ＝ 5cm，宽度为b ＝ 3mm 的条带，放入样品袋中作为备用样品；
步骤二，将电源的恒电流设定为2.25A；
步骤三，电源导线连接条带两端，计时器准备计时；
步骤四，打开电源通电流，同时开始计时；
步骤五，通电时间到达100s 时关闭电源，取下条带。
2.一种使Fe78Si9B13非晶饱和磁化强度提高和矫顽力降低的方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤一，将Fe78Si9B13非晶剪成长度为a ＝ 5cm，宽度为b ＝ 3mm 的条带，放入样品袋中作为备用样品；
步骤二，将电源的恒电流设定为2.4A；
步骤三，电源导线连接条带两端，计时器准备计时；
步骤四，打开电源通电流，同时开始计时；
步骤五，通电时间到达100s 时关闭电源，取下条带。
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