CN115612789A - 一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺 - Google Patents
一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115612789A CN115612789A CN202211179916.9A CN202211179916A CN115612789A CN 115612789 A CN115612789 A CN 115612789A CN 202211179916 A CN202211179916 A CN 202211179916A CN 115612789 A CN115612789 A CN 115612789A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- heat treatment
- target
- magnetic core
- rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/04—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering with simultaneous application of supersonic waves, magnetic or electric fields
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
- C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/007—Heat treatment of ferrous alloys containing Co
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,在磁芯外套设铜丝,然后放置到热处理炉内,启动真空系统,设定热处理程序,并在热处理工艺过程中施加横向磁场,以及在铜丝和磁芯上持续施加多段不同的压应力,热处理结束后,将磁芯随炉冷却自然降温然后解除磁场和真空保护,出炉后冷却至室温即可。本发明采用综合了缠绕铜丝、施加磁场、分段施加压应力以及分段加热的热处理工艺,能够获得更高性能的铁基非晶纳米晶合金。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,属于铁基非晶纳米晶合金热处理领域。
背景技术
铁基非晶纳米晶软磁合金作为新一代的“双绿色”节能材料,因其具有优良的软磁性能,如高饱和磁感应强度,低矫顽力,高磁导率,低损耗等特点,被广泛的应用于变压器、电感器、传感器等电力电子领域。随着社会的不断进步,由于计算机网络、高密度记录技术、电力系统和高频微磁器件等领域的发展和需要,越来越要求所用的各种元器件具备高性能、高品质、小型、轻量,这就要求制备这些器件的软磁合金等金属功能材料不断提高性能。首先,该类合金通常由母合金经快淬过程制成非晶带材,再经热处理工艺精细调控合金的组织结构,析出单一的磁性α-铁相转变为纳米晶结构。因此,热处理工艺对于获得高性能的铁基纳米晶合金具有重要作用。
传统的热处理工艺一般都是从室温开始,按照预定好的升温速率、保温时间以及气氛下进行升温,最后随炉冷却至室温。但在热处理过程中,容易造成晶粒不均匀析出、晶粒过度长大、磁晶各向异性高、带材表面硬度不均匀和脆性严重等,从而导致合金的饱和磁感应强度低、矫顽力大以及韧塑性差,不利于获得高性能铁基非晶纳米晶合金。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明提供一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺。
本发明所采用的技术方案为:
一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,包括如下步骤:
S1:将铁基非晶纳米晶合金带材根据产品规格卷绕成环形的铁基非晶纳米晶磁芯,然后在磁芯外呈螺旋状缠绕有一圈铜丝,铜丝对磁芯的覆盖面积为磁芯柱体外表面面积的78%-85%;
S2:将缠绕有铜丝的磁芯放置到热处理炉内,启动真空系统;设置热处理程序,采用PID控制技术设置热处理工艺路线,启动加热系统,同时根据热处理工艺路线,在铜丝和磁芯上持续施加多段不同的压应力,并在热处理工艺过程中,施加横向磁场;
S3:达到真空状态后,通入保护气体,启动第一升温加速程序,设定第一升温速率V1、加热第一目标温度T1和第一保温时间t1,由热处理炉以第一升温速率V1将磁芯加热到第一目标温度T1,并保温t1min;在磁芯温度达到T1-100℃时,启动第一压应力施加程序,设定第一升压速率Vσ1和第一目标压应力σ1,以第一升压速率Vσ1将对铜丝与磁芯的压应力提高至第一目标压应力σ3;
S4:启动第二升温加速程序,设定第二升温速率V2、加热第二目标温度T2和第二保温时间t2,由热处理炉以第二升温速率V2将磁芯加热到第二目标温度T2,并保温t2min;在磁芯温度达到T2-20℃时,启动第二压应力施加程序,设定第二升压速率Vσ2和第二目标压应力σ2,以第二升压速率Vσ2将对铜丝与磁芯的压应力提高至第二目标压应力σ2;
S5:启动第三压应力施加程序,设定第三升压速率Vσ3和第三目标压应力σ3,以第三升压速率Vσ3将对铜丝与磁芯的压应力提高至第三目标压应力σ3;在第三压应力施加程序进行的同时,启动第三升温加速程序,并设定第三升温速率V3、加热第三目标温度T3和第三保温时间t3,由热处理炉以第三升温速率V3将磁芯加热到第三目标温度T3,并保温t3min;
S6:启动降温程序,设定目标冷却温度T4,将磁芯随炉冷却自然降温至目标冷却温度T4,然后解除磁场和真空保护,出炉后冷却至室温即可。
作为本发明的一种优选,步骤S1中,所述铁基非晶纳米晶合金带材包括原子百分含量如下所示的合金:
Fe81-xCoxSi2.5B12Cu1.5Nb3,其中,x=2、4、6或8;
且所述铁基非晶纳米晶合金带材的叠片系数≥85%,铁基非晶纳米晶合金带材的厚度为9-12μm,宽度为20-40mm。
作为本发明的一种优选,步骤S2中,在热处理工艺过程中,施加的横向磁场的强度≥700GS。
作为本发明的一种优选,步骤S3中,以第一升压速率Vσ1达到第一目标压应力σ1的时间小于以第一升温速率V1由T1-100℃到达第一目标温度T1的时间。
作为本发明的一种优选,所述第一升温速率V1≤40℃/min且V1≥35℃/min,加热第一目标温度T1为460-480℃,第一保温时间t1为10-15min;第一升压速率Vσ1≥168Pa/min第一目标压应力σ1为390-420Pa。
作为本发明的一种优选,步骤S4中,以第二升压速率Vσ2达到第二目标压应力σ2的时间小于以第二升温速率V2由T2-20℃到达第二目标温度T2的时间。
作为本发明的一种优选,所述第二升温速率V2为7.5℃/min,加热第二目标温度T2为510-520℃,第二保温时间t2为10-13min;第二升压速率Vσ2≥42Pa/min,第二目标压应力σ2为450-500Pa。
作为本发明的一种优选,步骤S5中,以第三升压速率Vσ3达到第三目标压应力σ3的时间小于以第三升温速率V3到达第三目标温度T3的时间。
作为本发明的一种优选,所述所述第三升压速率Vσ3≥20.2Pa/min,第三目标压应力σ3为535-585Pa;第三升温速率V3≤6℃/min且V3≥4℃/min,加热第三目标温度T3为545-555℃,第三保温时间t3为20-30min。
作为本发明的一种优选,步骤S6中,所述目标冷却温度T4为310-325℃。
本发明的有益效果在于:
采用综合了缠绕铜丝、施加磁场、分段施加压应力以及分段加热的热处理工艺,能够获得更高性能的铁基非晶纳米晶合金;在热处理过程中,通过在磁芯外缠绕铜丝,能够使磁芯的整体等效导热增强,减小磁芯内外温差,促进了内应力消除的均匀性,还能降低合金各个位置矫顽力的离散程度,继而能够提高合金的磁性能。
附图说明
图1为本发明实施例1-6以及对比例中热处理工艺涉及项目图;
图2为本发明实施例1、实施例2热处理工艺下对应的饱和磁感线强度变化曲线;
图3为本发明实施例1、实施例3热处理工艺下对应的饱和磁感线强度变化曲线;
图4为本发明实施例1、实施例4热处理工艺下有内至外取5个点对应的不同位置的矫顽力Hc分析图;
图5为本发明实施例1、实施例5热处理工艺下对应的饱和磁感线强度变化曲线
图6为本发明实施例2、实施例6热处理工艺下对应的饱和磁感线强度变化曲线
图7为本发明实施例1、对比例热处理工艺下对应的饱和磁感线强度变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做具体的介绍。
本发明以下实施例和对比例所用到的铁基非晶纳米晶合金的成分组成化学式为:
Fe75Co6Si2.5B12Cu1.5Nb3,其中,铁基非晶纳米晶合金带材的叠片系数为92%,铁基非晶纳米晶合金带材的厚度为9μm,宽度为20mm。
铜丝对磁芯的覆盖面积为磁芯柱体外表面面积85%。
以下实施例和对比例中,施加的横向磁场的强度均为700GS,热处理炉内抽真空并充入保护气体后的压力为-0.2MPa。
实施例1
按照下述方法对铁基非晶纳米晶合金进行热处理,具体步骤如下:
S1:将铁基非晶纳米晶合金带材根据产品规格卷绕成环形的铁基非晶纳米晶磁芯,然后在磁芯外呈螺旋状缠绕有一圈铜丝;
S2:将缠绕有铜丝的磁芯放置到热处理炉内,启动真空系统;设置热处理程序,采用PID控制技术设置热处理工艺路线,启动加热系统,同时根据热处理工艺路线,在铜丝和磁芯上持续施加多段不同的压应力,并在热处理工艺过程中,施加横向磁场;
S3:达到真空状态后,通入保护气体,启动第一升温加速程序,设定第一升温速率V1为38℃/min、加热第一目标温度T1为467℃和第一保温时间t1为12min,由热处理炉以38℃/min的升温速率将磁芯加热到467℃,并保温12min;在磁芯温度达到367℃时,启动第一压应力施加程序,设定第一升压速率Vσ1为170Pa/min和第一目标压应力σ1为405Pa,以170Pa/min的升压速率将对铜丝与磁芯的压应力提高至405Pa;
S4:启动第二升温加速程序,设定第二升温速率V2为7.5℃/min、加热第二目标温度T2为515℃和第二保温时间t2为10min,由热处理炉以7.5℃/min的升温速率将磁芯加热到515℃,并保温10min;在磁芯温度达到495℃时,启动第二压应力施加程序,设定第二升压速率Vσ2为43Pa/min和第二目标压应力σ2为480Pa,以43Pa/min的升压速率将对铜丝与磁芯的压应力提高至480Pa;
S5:启动第三压应力施加程序,设定第三升压速率Vσ3为21Pa/min和第三目标压应力σ3为565Pa,以21Pa/min的升压速率将对铜丝与磁芯的压应力提高至565Pa;在第三压应力施加程序进行的同时,启动第三升温加速程序,并设定第三升温速率V3为5℃/min、加热第三目标温度T3为549℃和第三保温时间t3为23min,由热处理炉以5℃/min的升温速率将磁芯加热到549℃,并保温23min;
S6:启动降温程序,设定目标冷却温度T4为318℃,将磁芯随炉冷却自然降温至318℃,然后解除磁场和真空保护,出炉后冷却至室温即可。
实施例2——直接施加固定数值的压应力
按照下述方法对铁基非晶纳米晶合金进行热处理,具体步骤如下:
S1:将铁基非晶纳米晶合金带材根据产品规格卷绕成环形的铁基非晶纳米晶磁芯,然后在磁芯外呈螺旋状缠绕有一圈铜丝;
S2:将缠绕有铜丝的磁芯放置到热处理炉内,启动真空系统;设置热处理程序,采用PID控制技术设置热处理工艺路线,启动加热系统;并在热处理工艺过程中,施加横向磁场;
S3:达到真空状态后,通入保护气体,启动第一升温加速程序,同时在铜丝和磁芯上直接施加570Pa的压应力,设定第一升温速率V1为38℃/min、加热第一目标温度T1为467℃和第一保温时间t1为12min,由热处理炉以38℃/min的升温速率将磁芯加热到467℃,并保温12min;
S4:启动第二升温加速程序,设定第二升温速率V2为7.5℃/min、加热第二目标温度T2为515℃和第二保温时间t2为10min,由热处理炉以7.5℃/min的升温速率将磁芯加热到515℃,并保温10min;
S5:启动第三升温加速程序,并设定第三升温速率V3为5℃/min、加热第三目标温度T3为549℃和第三保温时间t3为23min,由热处理炉以5℃/min的升温速率将磁芯加热到549℃,并保温23min;
S6:启动降温程序,设定目标冷却温度T4为318℃,将磁芯随炉冷却自然降温至318℃,然后解除磁场和真空保护,出炉后冷却至室温即可。
实施例3——无压应力
按照下述方法对铁基非晶纳米晶合金进行热处理,具体步骤如下:
S1:将铁基非晶纳米晶合金带材根据产品规格卷绕成环形的铁基非晶纳米晶磁芯,然后在磁芯外呈螺旋状缠绕有一圈铜丝;
S2:将缠绕有铜丝的磁芯放置到热处理炉内,启动真空系统;设置热处理程序,采用PID控制技术设置热处理工艺路线,启动加热系统,并在热处理工艺过程中,施加横向磁场;
S3:达到真空状态后,通入保护气体,启动第一升温加速程序,设定第一升温速率V1为38℃/min、加热第一目标温度T1为467℃和第一保温时间t1为12min,由热处理炉以38℃/min的升温速率将磁芯加热到467℃,并保温12min;
S4:启动第二升温加速程序,设定第二升温速率V2为7.5℃/min、加热第二目标温度T2为515℃和第二保温时间t2为10min,由热处理炉以7.5℃/min的升温速率将磁芯加热到515℃,并保温10min;
S5:启动第三升温加速程序,并设定第三升温速率V3为5℃/min、加热第三目标温度T3为549℃和第三保温时间t3为23min,由热处理炉以5℃/min的升温速率将磁芯加热到549℃,并保温23min;
S6:启动降温程序,设定目标冷却温度T4为318℃,将磁芯随炉冷却自然降温至318℃,然后解除磁场和真空保护,出炉后冷却至室温即可。
实施例4——无铜丝套设在磁芯外
按照下述方法对铁基非晶纳米晶合金进行热处理,具体步骤如下:
S1:将铁基非晶纳米晶合金带材根据产品规格卷绕成环形的铁基非晶纳米晶磁芯;
S2:将磁芯放置到热处理炉内,启动真空系统;设置热处理程序,采用PID控制技术设置热处理工艺路线,启动加热系统,同时根据热处理工艺路线,在铜丝和磁芯上持续施加多段不同的压应力,并在热处理工艺过程中,施加横向磁场;
S3:达到真空状态后,通入保护气体,启动第一升温加速程序,设定第一升温速率V1为38℃/min、加热第一目标温度T1为467℃和第一保温时间t1为12min,由热处理炉以38℃/min的升温速率将磁芯加热到467℃,并保温12min;在磁芯温度达到367℃时,启动第一压应力施加程序,设定第一升压速率Vσ1为170Pa/min和第一目标压应力σ1为405Pa,以170Pa/min的升压速率将对铜丝与磁芯的压应力提高至405Pa;
S4:启动第二升温加速程序,设定第二升温速率V2为7.5℃/min、加热第二目标温度T2为515℃和第二保温时间t2为10min,由热处理炉以7.5℃/min的升温速率将磁芯加热到515℃,并保温10min;在磁芯温度达到495℃时,启动第二压应力施加程序,设定第二升压速率Vσ2为43Pa/min和第二目标压应力σ2为480Pa,以43Pa/min的升压速率将对铜丝与磁芯的压应力提高至480Pa;
S5:启动第三压应力施加程序,设定第三升压速率Vσ3为21Pa/min和第三目标压应力σ3为565Pa,以21Pa/min的升压速率将对铜丝与磁芯的压应力提高至565Pa;在第三压应力施加程序进行的同时,启动第三升温加速程序,并设定第三升温速率V3为5℃/min、加热第三目标温度T3为549℃和第三保温时间t3为23min,由热处理炉以5℃/min的升温速率将磁芯加热到549℃,并保温23min;
S6:启动降温程序,设定目标冷却温度T4为318℃,将磁芯随炉冷却自然降温至318℃,然后解除磁场和真空保护,出炉后冷却至室温即可。
实施例5——无横向磁场施加
按照下述方法对铁基非晶纳米晶合金进行热处理,具体步骤如下:
S1:将铁基非晶纳米晶合金带材根据产品规格卷绕成环形的铁基非晶纳米晶磁芯,然后在磁芯外呈螺旋状缠绕有一圈铜丝;
S2:将缠绕有铜丝的磁芯放置到热处理炉内,启动真空系统;设置热处理程序,采用PID控制技术设置热处理工艺路线,启动加热系统,同时根据热处理工艺路线,在铜丝和磁芯上持续施加多段不同的压应力;
S3:达到真空状态后,通入保护气体,启动第一升温加速程序,设定第一升温速率V1为38℃/min、加热第一目标温度T1为467℃和第一保温时间t1为12min,由热处理炉以38℃/min的升温速率将磁芯加热到467℃,并保温12min;在磁芯温度达到367℃时,启动第一压应力施加程序,设定第一升压速率Vσ1为170Pa/min和第一目标压应力σ1为405Pa,以170Pa/min的升压速率将对铜丝与磁芯的压应力提高至405Pa;
S4:启动第二升温加速程序,设定第二升温速率V2为7.5℃/min、加热第二目标温度T2为515℃和第二保温时间t2为10min,由热处理炉以7.5℃/min的升温速率将磁芯加热到515℃,并保温10min;在磁芯温度达到495℃时,启动第二压应力施加程序,设定第二升压速率Vσ2为43Pa/min和第二目标压应力σ2为480Pa,以43Pa/min的升压速率将对铜丝与磁芯的压应力提高至480Pa;
S5:启动第三压应力施加程序,设定第三升压速率Vσ3为21Pa/min和第三目标压应力σ3为565Pa,以21Pa/min的升压速率将对铜丝与磁芯的压应力提高至565Pa;在第三压应力施加程序进行的同时,启动第三升温加速程序,并设定第三升温速率V3为5℃/min、加热第三目标温度T3为549℃和第三保温时间t3为23min,由热处理炉以5℃/min的升温速率将磁芯加热到549℃,并保温23min;
S6:启动降温程序,设定目标冷却温度T4为318℃,将磁芯随炉冷却自然降温至318℃,然后解除真空保护,出炉后冷却至室温即可。
实施例6——直接加热至固定数值的温度以及直接施加固定数值的压应力
按照下述方法对铁基非晶纳米晶合金进行热处理,具体步骤如下:
S1:将铁基非晶纳米晶合金带材根据产品规格卷绕成环形的铁基非晶纳米晶磁芯,然后在磁芯外呈螺旋状缠绕有一圈铜丝;
S2:将缠绕有铜丝的磁芯放置到热处理炉内,启动真空系统;启动加热系统;并在热处理工艺过程中,施加横向磁场;
S3:达到真空状态后,通入保护气体,启动升温加速程序,同时在铜丝和磁芯上直接施加570Pa的压应力,设定升温速率为5.6℃/min、加热目标温度为549℃、保温时间为23min,由热处理炉以5.6℃/min的升温速率将磁芯加热到549℃,并保温23min;
S4:启动降温程序,设定目标冷却温度T4为318℃,将磁芯随炉冷却自然降温至318℃,然后解除磁场和真空保护,出炉后冷却至室温即可。
对比例——常规热处理工艺
按照下述方法对铁基非晶纳米晶合金进行热处理,具体步骤如下:
S1、将铁基非晶纳米晶合金带材卷制成的磁芯放入热处理炉内;
S2、抽真空、充入保护气体;
S3:由热处理炉以5.6℃/min的升温速率将磁芯加热到549℃,并保温23min;
S4:启动降温程序,将磁芯随炉冷却自然降温至318℃,然后解除真空保护,出炉后冷却至室温即可。
对本发明实施例1-6以及对比例中,在不同热处理工艺下得到的铁基非晶纳米晶合金进行检测,用磁性检测设备(振动样品磁强计VSM和软磁直流测试仪)对退火后的磁芯分别进行饱和磁感应强度(Ms)及矫顽力(Hc)性能测试。
图2为本发明实施例1、实施例2热处理工艺下对应的饱和磁感线强度变化曲线,图3为本发明实施例1、实施例3热处理工艺下对应的饱和磁感线强度变化曲线,可以看出,在其它条件相同的热处理工艺中,采用施加压应力得到的磁芯的磁性能要优于未施加压应力得到的磁芯的磁性能,而采用分段施加压应力的方式得到的磁芯的磁性能要由优于直接施加固定数值的压应力得到的磁芯的磁性能。
图4为本发明实施例1、实施例4热处理工艺下有内至外取5个点对应的不同位置的矫顽力Hc分析图,可以看出,缠绕有铜丝的磁芯,其各个位置矫顽力的离散程度较小,原因为铜丝能够使得磁芯的整体等效导热增强,并使得磁芯内外温差减小,促进了内应力消除的均匀性,继而提高了磁芯的磁性能。
图5为本发明实施例1、实施例5热处理工艺下对应的饱和磁感线强度变化曲线,可以看出,在其它条件相同的热处理工艺中,施加磁场处理后得到的磁芯的磁性能要优于未施加磁场处理后得到的磁芯的磁性能。
图6为本发明实施例2、实施例6热处理工艺下对应的饱和磁感线强度变化曲线,可以看出,在其它条件相同的热处理工艺中,采用分段加热方式处理后得到的磁芯的磁性能要优于采用直接加热方式后得到的磁芯的磁性能。
由以上对比可知,采用缠绕铜丝、施加磁场、分段施加压应力以及分段加热的热处理方式,能够获得更高性能的铁基非晶纳米晶合金。
图7为本发明实施例1、对比例热处理工艺下对应的饱和磁感线强度变化曲线,实施例1中综合了缠绕铜丝、施加磁场、分段施加压应力以及分段加热的热处理工艺,对比例采用传统的热处理工艺,从图7中可以看出,由本发明实施例1中提供的热处理工艺能够获得更高性能的铁基非晶纳米晶合金。
以上所述仅是本发明专利的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明专利原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,其特征在于,包括如下步骤:
S1:将铁基非晶纳米晶合金带材根据产品规格卷绕成环形的铁基非晶纳米晶磁芯,然后在磁芯外呈螺旋状缠绕有一圈铜丝,铜丝对磁芯的覆盖面积为磁芯柱体外表面面积的78%-85%;
S2:将缠绕有铜丝的磁芯放置到热处理炉内,启动真空系统;设置热处理程序,采用PID控制技术设置热处理工艺路线,启动加热系统,同时根据热处理工艺路线,在铜丝和磁芯上持续施加多段不同的压应力,并在热处理工艺过程中,施加横向磁场;
S3:达到真空状态后,通入保护气体,启动第一升温加速程序,设定第一升温速率V1、加热第一目标温度T1和第一保温时间t1,由热处理炉以第一升温速率V1将磁芯加热到第一目标温度T1,并保温t1min;在磁芯温度达到T1-100℃时,启动第一压应力施加程序,设定第一升压速率Vσ1和第一目标压应力σ1,以第一升压速率Vσ1将对铜丝与磁芯的压应力提高至第一目标压应力σ3;
S4:启动第二升温加速程序,设定第二升温速率V2、加热第二目标温度T2和第二保温时间t2,由热处理炉以第二升温速率V2将磁芯加热到第二目标温度T2,并保温t2min;在磁芯温度达到T2-20℃时,启动第二压应力施加程序,设定第二升压速率Vσ2和第二目标压应力σ2,以第二升压速率Vσ2将对铜丝与磁芯的压应力提高至第二目标压应力σ2;
S5:启动第三压应力施加程序,设定第三升压速率Vσ3和第三目标压应力σ3,以第三升压速率Vσ3将对铜丝与磁芯的压应力提高至第三目标压应力σ3;在第三压应力施加程序进行的同时,启动第三升温加速程序,并设定第三升温速率V3、加热第三目标温度T3和第三保温时间t3,由热处理炉以第三升温速率V3将磁芯加热到第三目标温度T3,并保温t3min;
S6:启动降温程序,设定目标冷却温度T4,将磁芯随炉冷却自然降温至目标冷却温度T4,然后解除磁场和真空保护,出炉后冷却至室温即可。
2.根据权利要求1所述的一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,其特征在于,步骤S1中,所述铁基非晶纳米晶合金带材包括原子百分含量如下所示的合金:
Fe81-xCoxSi2.5B12Cu1.5Nb3,其中,x=2、4、6或8;
且所述铁基非晶纳米晶合金带材的叠片系数≥85%,铁基非晶纳米晶合金带材的厚度为9-12μm,宽度为20-40mm。
3.根据权利要求1所述的一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,其特征在于,步骤S2中,在热处理工艺过程中,施加的横向磁场的强度≥700GS。
4.根据权利要求1所述的一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,其特征在于,步骤S3中,以第一升压速率Vσ1达到第一目标压应力σ1的时间小于以第一升温速率V1由T1-100℃到达第一目标温度T1的时间。
5.根据权利要求1或4所述的一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,其特征在于,所述第一升温速率V1≤40℃/min且V1≥35℃/min,加热第一目标温度T1为460-480℃,第一保温时间t1为10-15min;第一升压速率Vσ1≥168Pa/min第一目标压应力σ1为390-420Pa。
6.根据权利要求1所述的一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,其特征在于,步骤S4中,以第二升压速率Vσ2达到第二目标压应力σ2的时间小于以第二升温速率V2由T2-20℃到达第二目标温度T2的时间。
7.根据权利要求1或6所述的一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,其特征在于,所述第二升温速率V2为7.5℃/min,加热第二目标温度T2为510-520℃,第二保温时间t2为10-13min;第二升压速率Vσ2≥42Pa/min,第二目标压应力σ2为450-500Pa。
8.根据权利要求1所述的一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,其特征在于,步骤S5中,以第三升压速率Vσ3达到第三目标压应力σ3的时间小于以第三升温速率V3到达第三目标温度T3的时间。
9.根据权利要求1或8所述的一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,其特征在于,所述第三升压速率Vσ3≥20.2Pa/min,第三目标压应力σ3为535-585Pa;第三升温速率V3≤6℃/min且V3≥4℃/min,加热第三目标温度T3为545-555℃,第三保温时间t3为20-30min。
10.根据权利要求1所述的一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺,其特征在于,步骤S6中,所述目标冷却温度T4为310-325℃。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211179916.9A CN115612789A (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211179916.9A CN115612789A (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115612789A true CN115612789A (zh) | 2023-01-17 |
Family
ID=84860347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211179916.9A Pending CN115612789A (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115612789A (zh) |
-
2022
- 2022-09-27 CN CN202211179916.9A patent/CN115612789A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109722517B (zh) | 一种高性能铁基非晶纳米晶合金热处理方法 | |
CN1043670C (zh) | 具有极好脉冲衰减特性的微晶合金及其应用和生产方法 | |
JPS5929644B2 (ja) | 高透磁率アモルフアス合金の磁気特性改質方法 | |
JP2777319B2 (ja) | 耐摩耗性高透磁率合金およびその製造法ならびに磁気記録再生ヘッド | |
WO2018213556A1 (en) | Fe-si base alloy and method of making same | |
CN113744948A (zh) | 非晶磁粉芯前驱体颗粒、非晶磁粉芯、其制备方法及电感器件 | |
WO2015046140A1 (ja) | Fe基ナノ結晶合金の製造方法及びFe基ナノ結晶合金磁心の製造方法 | |
CN114959213A (zh) | 一种高频低损耗铁基纳米晶磁芯的热处理方法 | |
CN111020167A (zh) | 一种铁基纳米晶合金及其热处理方法 | |
CN112927913B (zh) | 一种极薄取向硅钢铁芯及其制造方法 | |
JPS625972B2 (zh) | ||
CN115612789A (zh) | 一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理工艺 | |
US3144363A (en) | Process for producing oriented silicon steel and the product thereof | |
CN115995339A (zh) | 一种具有低矫顽力和低磁导率的铁基纳米晶磁芯及制备方法 | |
US3932235A (en) | Method of improving the core-loss characteristics of cube-on-edge oriented silicon-iron | |
CN112908673B (zh) | 一种超高磁导率铁基纳米晶软磁合金磁芯及其热处理方法 | |
JP3210776B2 (ja) | 非晶質磁性合金を用いた磁性材料、磁性材料の製造方法 | |
CN112831641B (zh) | 一种制备纳米晶磁芯的热处理方法 | |
US1818054A (en) | Magnetic material | |
CN114058810B (zh) | 一种高性能铁基非晶纳米晶合金的热处理方法 | |
CN117747285B (zh) | 一种获得低磁导率纳米晶磁芯的方法 | |
US3586545A (en) | Method of making thin-gauge oriented electrical steel sheet | |
CN115862992A (zh) | 一种纳米晶软磁材料的纳米晶化处理方法 | |
KR101281246B1 (ko) | 자기 특성이 우수한 선재 제조를 위한 인라인 장치 및 이를 이용한 선재 제조방법 | |
JPH05304014A (ja) | 軟磁性の良好なFe−Co系軟磁性材料及び軟磁性電気部品組立体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |