CN110699538A - 一种非晶合金带材的激光热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非晶合金带材的激光热处理方法，包括以下操作步骤：步骤1)：将带材的两端分别连接至第一倒卷轴和第二倒卷轴；步骤2)：在第一倒卷轴和第二倒卷轴之间设置激光热处理装置，以对带材进行激光热处理，其中，激光热处理装置的激光波长范围为200nm‑1500nm，激光输出功率为1w‑1kw，激光光斑直径为10mm‑300mm，激光为连续激光束或脉冲宽度大于等于30ns的脉冲激光束，带材的移动速率为1mm/min‑800mm/min；3)将热处理后的所述带材卷绕成铁芯。因此，该种方法能够有效消除带材制备过程中所产生的应力，保留一定的自由体积，提高了带材的韧性，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种非晶合金带材的激光热处理方法
技术领域
本发明涉及非晶态合金技术领域，特别涉及一种非晶合金带材的激光热处理方法。
背景技术
非晶态金属与合金是20世纪70年代问世的一种新兴材质，非晶带材普遍制备的方法为单辊急冷法，带材的上下表面的冷却环境不同，一侧为冷却辊，另一侧为空气，所以制备态带材中存在着由于冷却速率差异造成的内应力，在使用之前必须通过热处理工序减少或者消除应力，提高磁性材料的磁导率，才能正常使用。
常规的热处理方式是在加热炉中将带材加热到400℃左右，高温下原子发生位移，从而消除内应力，但是这种传统的退火方式在消除应力的同时，由于原子移动造成非晶带材中自由体积减少，带材由韧性状态转变为脆性状态，而带材的脆性不仅影响了后续加工和运输的难度，也会在使用过程中出现噪音以及变压器短路的安全隐患。
因此，如何消除带材制备过程中所产生的应力，且能够保留一定的自由体积，提高带材的韧性，减少后续加工过程中的难度，提高生产效率，降低生产成本是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非晶合金带材的激光热处理方法，能够有效消除带材制备过程中所产生的应力，且能够保留一定的自由体积，提高带材的韧性，减少后续加工过程中的难度，提高生产效率，降低生产成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种非晶合金带材的激光热处理方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
步骤1)：将带材的两端分别连接至第一倒卷轴和第二倒卷轴；
步骤2)：在所述第一倒卷轴和所述第二倒卷轴之间设置激光热处理装置以对所述带材进行激光热处理，其中，所述激光热处理装置的激光波长范围为200nm-1500nm，激光输出功率为1w-1kw，激光光斑直径为10mm-300mm，激光为连续激光束或脉冲宽度大于等于30ns的脉冲激光束，所述带材的移动速率为1mm/min-800mm/min；
步骤3)：将热处理后的所述带材卷绕成铁芯。
优选的，所述带材为钴基非晶合金，采用所述连续激光束照射所述钴基非晶合金进行热处理，所述激光输出功率为1W-50W，所述激光波长为300nm-1090nm，所述带材的移动速率为100mm/min-500mm/min。
优选的，所述带材为钴基非晶合金，采用所述脉冲激光束照射所述钴基非晶合金进行热处理，所述激光输出功率为1W-100W，所述激光波长为300nm-1090nm，所述脉冲宽度为10ns-800ns，所述带材的移动速率为200mm/min-600mm/min。
优选的，所述带材为铁基非晶合金，采用所述连续激光束照射所述铁基非晶合金进行热处理，所述激光输出功率为1W-50W，所述激光波长为300nm-1090nm，所述带材的移动速率为200mm/min-800mm/min。
优选的，所述带材为铁基非晶合金，采用所述脉冲激光束照射所述铁基非晶合金进行热处理，所述激光输出功率为1W-10W，所述激光波长为300nm-1090nm，所述脉冲宽度为100ns-1000ns，所述带材的移动速率为100mm/min-700mm/min。
优选的，所述带材为铁基纳米晶合金，采用所述脉冲激光束照射所述铁基纳米晶合金进行热处理，所述激光输出功率为10W-30W，所述激光波长为300nm-1090nm，所述脉冲宽度为1ns-500ns，所述带材的移动速率为300mm/min-800mm/min。
本发明所公开的非晶合金带材的激光热处理方法，包括以下操作步骤：步骤1)：将带材的两端分别连接至第一倒卷轴和第二倒卷轴；步骤2)：在第一倒卷轴和所述第二倒卷轴之间设置激光热处理装置，以对带材进行激光热处理，其中，激光热处理装置的激光波长范围为200nm-1500nm，激光输出功率为1w-1kw，激光光斑为10mm-30mm，激光为连续激光束或脉冲宽度大于等于30ns的脉冲光，所述带材的移动速率为1mm/min-800mm/min；3)将热处理后的带材卷绕成铁芯。在上述激光热处理装置的参数设置范围内，激光束照射区域的带材能够被快速加热到可以实现原子移动的温度，原子在激光束照射期间，通过热运动消除制备过程中冷却速率不同产生的应力，当带材移动出激光束照射区后会快速降温，整个退火过程在短时间完成，因此，该种非晶合金带材的激光热处理方法不仅能够有效消除带材制备过程中所产生的应力，而且能够保留一定的自由体积，提高了带材的韧性，减少了后续加工过程中的难度，提高了生产效率，降低了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中所公开的非晶合金带材的激光热处理方法的流程示意图。
具体实施方式
有鉴于此，本发明的核心在于提供一种非晶合金带材的激光热处理方法，能够有效消除带材制备过程中所产生的应力，且能够保留一定的自由体积，提高带材的韧性，减少后续加工过程中的难度，提高生产效率，降低生产成本。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明实施例所公开的非晶合金带材的激光热处理方法，包括以下操作步骤：步骤1)：将带材的两端分别连接至第一倒卷轴和第二倒卷轴；步骤2)：在第一倒卷轴和第二倒卷轴之间设置激光热处理装置，以对带材进行激光热处理，其中，激光热处理装置的激光波长范围为200nm-1500nm，激光输出功率为1w-1kw，激光光斑直径为10mm-300mm，激光为连续激光束或脉冲宽度大于等于30ns的脉冲光束，带材的移动速率为1mm/min-800mm/min；3)将热处理后的带材卷绕成铁芯。在上述激光热处理装置的参数设置范围内，激光束照射区域的带材能够被快速加热到可以实现原子移动的温度，原子在激光束照射期间，通过热运动消除制备过程中冷却速率不同产生的应力，当带材移动出激光束照射区后会快速降温，整个退火过程在短时间完成，因此，该种非晶合金带材的激光热处理方法不仅能够有效消除带材制备过程中所产生的应力，而且能够保留一定的自由体积，提高了带材的韧性，减少了后续加工过程中的难度，提高了生产效率，降低了生产成本。
带材可以为钴基非晶合金，可以为铁基非晶合金，也可以为铁基纳米晶合金或者其他种类的非晶合金，不同的合金通过对激光热处理装置的不同参数的设置所得到的带材的性能不同。
下面通过具体的实施例进行详细说明。
本发明实施例一所公开的带材为钴基非晶合金，采用连续激光束照射钴基非晶合金进行热处理，激光热处理装置的激光功率设置为1W-50W，激光波长设置为300nm-1090nm，带材的移动速率设置为100mm/min-500mm/min，按照上述参数对激光热处理装置进行设置后，通过激光热处理方法所制得的铁芯与常规热处理方法制得铁芯进行测试(测试条件50kHz，400mT)后性能对比如下：
热处理方式 损耗W/Kg 矫顽力A/m 磁导率 矩形比
常规 35.9 4.2 70000 95％
激光 34.2 3.5 75000 98％
通过上述性能对比可以看出，通过激光热处理方法制得的钴基非晶合金铁芯的性能比通过常规热处理方法制得的钴基非晶合金铁芯的性能优良。
本发明实施例二所公开的带材为钴基非晶合金，采用脉冲激光束照射钴基非晶合金进行热处理，激光功率为1W-100W，激光波长为300nm-1090nm，激光的脉冲宽度为10ns-800ns，带材的移动速率为200mm/min-600mm/min，按照上述参数对激光热处理装置进行设置后，通过激光热处理方法所制得的铁芯与常规热处理方法制得铁芯测试(测试条件50kHz，400mT)后性能对比如下：
热处理方式 损耗W/Kg 矫顽力A/m 磁导率 矩形比
常规 35.9 4.2 70000 95％
激光 34.5 3.7 85000 96％
通过上述性能对比可以看出，通过激光热处理方法制得的钴基非晶合金铁芯的性能比通过常规热处理方法制得的钴基非晶合金铁芯的性能优良。
本发明实施例三所公开的带材为铁基非晶合金，采用连续激光束照射带材进行热处理，激光功率为1W-50W，激光波长为300nm-1090nm，带材的移动速率为200mm/min-800mm/min，按照上述参数对激光热处理装置进行设置后，通过激光热处理方法所制得的铁芯与常规热处理方法制得铁芯测试(测试条件50kHz，1300mT)后性能对比如下：
热处理方式 损耗W/Kg 激磁W/Kg 矫顽力A/m
常规 0.2 0.3 4.2
激光 0.17 0.25 3.5
通过上述性能对比可以看出，通过激光热处理方法制得的铁基非晶合金铁芯的性能比通过常规热处理方法制得的铁基非晶合金铁芯的性能优良。
本发明实施例四所公开的带材为铁基非晶合金，采用脉冲激光束照射铁基非晶合金进行热处理，激光功率为1W-10W，激光波长为300nm-1090nm，激光的脉冲宽度为100ns-1000ns，带材的移动速率为100mm/min-700mm/min，按照上述参数对激光热处理装置进行设置后，通过激光热处理方法所制得的铁芯与常规热处理方法制得铁芯测试(测试条件50kHz，1300mT)后性能对比如下：
热处理方式 损耗W/Kg 激磁W/Kg 矫顽力A/m
常规 0.2 0.3 4.2
激光 0.16 0.23 3.4
通过上述性能对比可以看出，通过激光热处理方法制得的铁基非晶合金铁芯的性能比通过常规热处理方法制得的铁基非晶合金铁芯的性能优良。
本发明实施例五公开的带材为铁基纳米晶合金，采用脉冲激光束照射铁基纳米晶合金，激光功率为10W-30W，激光波长为300nm-1090nm，激光的脉冲宽度为1ns-500ns，带材的移动速率为300mm/min-800mm/min，按照上述参数对激光热处理装置进行设置后，通过激光热处理方法所制得的铁芯与常规热处理方法制得铁芯与测试(测试条件100kHz，100mT)后性能对比如下：
热处理方式 损耗W/Kg 磁导率 矫顽力A/m
常规 12.5 29000 2.5
激光快速 9.8 31000 1.8
通过上述性能对比可以看出，通过激光热处理方法制得的铁基纳米晶合金铁芯的性能比通过常规热处理方法制得的铁基纳米晶合铁芯的性能优良。
本发明只是列举了以上种类的非晶合金，但是不限于以上的非晶合金种类，只要采用上述参数范围所制成的非晶合金铁芯均在本申请保护范围之内。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种非晶合金带材的激光热处理方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
步骤1)：将带材的两端分别连接至第一倒卷轴和第二倒卷轴；
步骤2)：在所述第一倒卷轴和所述第二倒卷轴之间设置激光热处理装置以对所述带材进行激光热处理，其中，所述激光热处理装置的激光波长范围为200nm-1500nm，激光输出功率为1w-1kw，激光光斑直径为10mm-300mm，激光为连续激光束或脉冲宽度大于等于30ns的脉冲激光束，所述带材的移动速率为1mm/min-800mm/min；
步骤3)：将热处理后的所述带材卷绕成铁芯。
2.根据权利要求1所述的非晶合金带材的激光热处理方法，其特征在于，所述带材为钴基非晶合金，采用所述连续激光束照射所述钴基非晶合金进行热处理，所述激光输出功率为1W-50W，所述激光波长为300nm-1090nm，所述带材的移动速率为100mm/min-500mm/min。
3.根据权利要求1所述的非晶合金带材的激光热处理方法，其特征在于，所述带材为钴基非晶合金，采用所述脉冲激光束照射所述钴基非晶合金进行热处理，所述激光输出功率为1W-100W，所述激光波长为300nm-1090nm，所述脉冲宽度为10ns-800ns，所述带材的移动速率为200mm/min-600mm/min。
4.根据权利要求1所述的非晶合金带材的激光热处理方法，其特征在于，所述带材为铁基非晶合金，采用所述连续激光束照射所述铁基非晶合金进行热处理，所述激光输出功率为1W-50W，所述激光波长为300nm-1090nm，所述带材的移动速率为200mm/min-800mm/min。
5.根据权利要求1所述的非晶合金带材的激光热处理方法，其特征在于，所述带材为铁基非晶合金，采用所述脉冲激光束照射所述铁基非晶合金进行热处理，所述激光输出功率为1W-10W，所述激光波长为300nm-1090nm，所述脉冲宽度为100ns-1000ns，所述带材的移动速率为100mm/min-700mm/min。
6.根据权利要求1所述的非晶合金带材的激光热处理方法，其特征在于，所述带材为铁基纳米晶合金，采用所述脉冲激光束照射所述铁基纳米晶合金进行热处理，所述激光输出率为10W-30W，所述激光波长为300nm-1090nm，所述脉冲宽度为1ns-500ns，所述带材的移动速率为300mm/min-800mm/min。
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