超微晶合金旋转磁特性测量用励磁装置的设计与优化

旋转磁心损耗广泛存在于高频变压器T形连接点处与高速电机的定子上。为了对二者进行更好的分析,需要将高频下的旋转磁心损耗进行精确测量。本文就四种不同的励磁结构进行有限元分析,阐述了励磁结构对准确度的影响。在此基础上,根据超微晶物理特性提出一种立体式二维高频励磁装置,对励磁绕组进行计算,并优化设计了磁轭结构,将测试频率提高到10k Hz。

Nb含量对FeCuNbSiB超微晶合金的结构和磁性的影响

ＦｅＣｕＮｂＳｉＢ超微晶合金中晶化相－α－Ｆｅ（Ｓｉ）团溶体（α相）的体积份数、尺寸和成分（Ｓｉ含量）与合金中Ｎｂ含量有关。Ｎｂ含量的增加使ＦｅＣｕＮｂＳｉＢ非晶合金在最佳温度退火后。相的体积份数减少、尺寸减小及Ｓｉ含量降低。α相的体积份数、尺寸及成分（Ｓｉ含量）对合金的起始磁导率有综合影响。对应于合金获得最高起始磁导率，α相的体积份数为６４％～７０％，尺寸为９．４～１１．０ｎｍ，含Ｓｉ量约为１６～１９（ａｔ）％，此时，合金中Ｎｂ含量为３～５（ａｔ）％。

超微晶合金在电力系统测量级电流互感器铁芯中的应用

本文就超微品合金在电力用测量级电流互感器铁芯中的应用进行了研究。分析了电流互感器误差的影响因素，比较了传统软磁材料硅钢片和玻莫合金与新型软磁材料超微晶合金的特点，介绍了测量级电流互感器铁芯的选材并举例说明了超微晶合金电流互感器铁芯的设计制造过程。

铁基超微晶合金磁滞回线偏移的研究

研究了超微晶Fe78.5Cu1Nb3Si13.5B9合金在五种不同热处理条件下磁滞回线对称和非对称性。产生直流磁滞回线偏移的热处理条件是在纵向直流磁场中冷却到奈耳温度以下（本合金到室温），该合金磁滞回线偏移率△Hc／Hc可高达90％。还发现批量化生产的样品的偏移率明显高于实验室样品的偏移率（29％）。对磁滞回线偏移的机理进行了初步探讨并试用交换各向异性予以解释。

热处理对铁基超微晶合金居里点的影响

利用Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ效应研究了铁基超微晶合金Ｆｅ＿７３．５Ｃｕ＿１Ｎｂ＿３Ｓｉ＿１３．５Ｂ＿９经不同热处理后的居里点变化。当合金在５００℃以上退火１ｈ或者在５５０℃退火１０ｍｉｎ时出现晶化相。当退火温度由５１０℃上升到５６０℃时，合金晶化相的居里，点由５１０℃升高到５７０℃；当在５５０℃保温时间由１０ｍｉｎ延长到１５０ｍｉｎ时，居里点由５００℃升高到５５０℃。同时，晶化使合金中剩余非晶相的居里点发生起伏。这些变化是由于合金晶化过程中Ｃｕ，Ｎｂ，Ｂ原子扩散和相结构变化所造成的。

Fe－Mo－Cu－Si－B超微晶合金的中高频特性及应用研究

研究了ＦｅＭｏＣｕＳｉＢ超微晶合金的成分范围、热处理工艺对静态、动态性能的影响。重点研究了频率在２０～５０ｋＨｚ范围的高频性能和脉冲性能。本文从实际应用出发，确定了获得最佳高频单、双极性脉冲特性的退火制度。

超微晶合金Fe_（73．5）Cu_1Nb_3Si_（13．5）B_9晶化过程的X

用Ｘ射线衍射方法研究了超微晶合金Ｆｅ７８．５Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ１８Ｂ９在退火过程中晶化相及晶格常数的变化。经４８０℃×１ｈ退火后，合金中出现ｂｃｃＦｅ（Ｓｉ）相，６００℃出现Ｆｅ３Ｂ相，６７０℃出现Ｆｅ２３Ｂ６相。退火温度升高时，Ｆｅ（Ｓｉ）相的晶格常数由０．２８３８ｎｍ上升到０．２８４９ｕｍ。合金经过５５０℃×４ｈ退火后仍只有Ｆｅ（Ｓｉ）一个晶化相，其晶格常数随时间的变化不明显。

铁基超微晶合金的磁性、结构及稳定性研究

用Ｘ射线、ＳＥＭ和ＴＲＭ研究了ＦｅＣｕＭＳｉＢ系（Ｍ＝Ｎｂ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｗ，Ｎｉ）合金的表面晶化、磁性、结构和温度稳定性。发现Ｂ含量低，表面晶化严重。Ｂ、Ｓｉ和Ｍ含量影响合金的磁性。在晶化温度（Ｔｘ）附近温度下进行无磁场、纵向磁场或横向磁场退火，可以获得性能优良的高起始磁导率、高矩形比或低剩磁合金。ＦｅＣｕＭＳｉＢ系超微晶合金是由１０～３０ｎｍ的α－Ｆｅ（Ｓｉ）相（或还有少量的Ｆｅ３Ｓｉ相）和非晶相组成。上述三类性能不同的超微晶合金，显示了良好的温度稳定性。

改善铁基超微晶合金性能的一些方法

综述了有关铁基超微晶合金批量生产优质带材和卷铁芯微晶化热处理工艺方面的专利文献，给出了提高工艺稳定性和成品磁导率的一些有效方法，以及添加元素钒来改善合金淬态脆性的方法，对批量、稳定生产高性能铁芯提供了实验及理论依据。

高频大功率双极性脉冲变压器用FeMoCuSiB超微晶合金的热处理工艺

总结了对ＦｅＭｏＣｕＳｉＢ超微晶合金进行的横磁、纵磁和无磁场退火，二次处理（先在无磁场条件下超微晶化处理，然后进行横磁退火或先横磁退火然后纵磁退火）等几种热处理试验的结果。通过实验对比，确定了使该材料获得高频低损耗、高磁导率的简易的最佳热处理工艺，可满足逆变直流弧焊电源高频大功率双极性脉冲变压器对铁芯材料的要求。研制的５０×８０×２０ｍｍ环形成品铁芯的双极性脉冲特性：当频率ｆ＝２０ｋＨｚ、△Ｂ＝１．２Ｔ时，脉冲损耗Ｐ＝３２．５Ｗ／ｋｇ，磁导率μ＝４．１×１０４；△Ｂ＝１．６Ｔ时，Ｐ＝６５Ｗ／ｋｇ，μ＝３．１２×１０４，性能大大超过了铁氧体材料从实际大批量生产的角度出发，探讨了大尺寸成品铁芯在无保护气氛条件下处理所存在的问题。

超微晶合金FE_（73．5）CU_1Nb_3Si_（13．5）B_9晶化相的电镜

用透射电镜和能谱仪分析了Ｆｅ７３．５ＣＵ１Ｎｂ３Ｓｉ１３．５Ｂ９合金经不同温度退火后的组织、晶化相结构以及不同晶化相中的各元素含量变化。合金于４５０℃退火１ｈ析出尺寸小于５ｎｍ的ｂｃｃＦｅ（Ｓｉ）相，并且其尺寸随退火温度的升高而增大到约１５ｎｍ。于６００℃退火时合金中析出四方结构的Ｆｅ３Ｂ相，其晶格常数为ａ＝０．８７ｎｍ，ｃ＝０．４３９ｎｍ。在７００℃退火时出现面心立方结构的Ｆｅ３Ｂ６相，其晶格常数ａ＝１．０３９ｎｍ。在Ｆｅ（Ｓｉ）相中，含有约１７ａｔ％的Ｓｉ，在Ｆｅ２３Ｂ６中含有约１１ａｔ％的Ｓｉ和约４ａｔ％的Ｎｂ，而在ＦＥ３Ｂ中Ｓｉ和Ｎｂ含量均很少。

基于超微晶合金的传感器噪声匹配变压器设计

为提高传感器的前置放大器的性能,克服传统变压器对放大器进行噪声匹配带来的不足,提出了采用高磁导率、低矩形比的超微晶合金材料制作噪声匹配变压器的方法。利用高磁导率、低矫顽力、低矩形比及损耗的超微晶合金材料设计用于传感器噪声匹配的变压器,克服传统软磁材料在诸多方面对传感器信号不利影响。从软磁材料特性及变压器等效电路着手进行分析,测试了不同类型的软磁材料对信号的实际影响效果。经测试说明VAC500F材料制作的变压器有着18.6 dB信噪比提高,低于0.1%的总谐波失真以及较高带宽和低损耗的特性,其性能比铁氧体等传统材料更优越,在用于传感器信号检测电路中更具有实用价值。

超微晶合金在逆变焊机上的应用

铁基超微晶合金具有优良的综合磁性能,已迅速成为逆变焊机主变压器铁芯的最佳选择。同铁氧体相比,FeNbCuSiB超微晶合金具有更低的高频损耗,优异的温度稳定性。在-40^+140℃范围内超微晶铁芯的损耗随温度变化很小,磁导率随温度升高逐渐减小,110℃时磁导率变化率仍小于15%。选用铁基超微晶薄带绕制铁芯,浸漆固化后可以大大提高铁芯强度,铁芯设计规格可以更灵活,同时减小铁芯整体体积,提高变压器工作安全性。FeMoCuSiB超微晶合金以其优良的综合磁性能,在逆变焊机上的应用展现了强大的竞争力。

Fe基超微晶合金的XRD研究

用ＸＲＤ测定了退火Ｆｅ＿（７３．５）Ｃｕ＿１Ｍ＿３Ｓｉ＿（１３．５）Ｂ＿９（Ｍ＝Ｎｂ、Ｍｏ）合金中晶化相──α－Ｆｅ（Ｓｉ）和非晶相的结构，讨论了添加元素Ｍ＝Ｎｂ、Ｍｏ对Ｆｅ＿（７３．５）Ｃｕ＿１Ｍ＿３Ｓｉ＿（１３．５）Ｂ＿９合金起始磁导率影响的原因。结果表明，添加Ｎｂ的Ｆｅ＿（７３．５）Ｃｕ＿１Ｎｂ＿３Ｓｉ＿（１３．５）Ｂ＿９合金其α－Ｆｅ（Ｓｉ）的尺寸小，Ｓｉ含量高，且非晶相的铁磁性强，从而获得了较高的起始磁导率。

超微晶合金高频磁特性检测中的波形调理

针对超微晶合金高频磁特性检测时出现的波形非对称畸变问题进行分析与探讨,研究测量过程中由于磁饱和与非对称磁路引起的波形畸变原因。对测试系统进行建模,提出一种基于压缩映射原理的反馈控制算法。设计基于NI高速数据采集卡的全自动测控系统,实现超微晶合金高磁通密度下波形的控制与波形补偿。通过设计第三补偿绕组,补偿磁场强度的非对称分量,得到标准的磁滞回线。最后,测量日立金属所提供的FT-3M磁芯的磁滞回线与比损耗曲线,验证方法的可行性,对超微晶合金的高频磁特性测量对发展高频电力变压器具有参考价值。

新型软磁材料——非晶超微晶合金及其应用

一、非晶超微晶合金软磁材料 非晶态金属与合金是70年代问世的一个新型材料领域。它的制备技术完全不同于传统的方法,而是采用了冷却速度大约为每秒100万度的超急冷凝固技术,从钢液到薄带成品一次成型,比一般冷轧金属薄带制造工艺减少了许多中间工序,这种新工艺被人们称之为对传统冶金工艺的一项革命。由于超急冷凝固、合金凝固时原子来不及有序排列结构,得到的固态合金是长程无序结构。没有晶态合金的晶粒、晶界存在,称之为非晶合金,

超微晶合金的霍普金森效应研究

用霍普金森效应及Ｘ射线研究了铁基超微晶合金Ｆｅ（７３．５）Ｃｕ１Ｎｂ３Ｓｉ（１３．５）Ｂ９的居里温度和晶化过程。合金在５００℃退火１ｈ开始出现晶化相。随着退火温度的升高，晶化相的居里点由５００℃上升到５７０℃。同时，剩余非晶基体的居里点也发生变化。

日本非晶、超微晶合金的开发与应用

主要介绍了日本几家公司的非晶、超微晶的研制开发及生产应用的近况，给出某些产品的规格、尺寸、性能以及生产能力等。

超微晶合金在测量用电流互感器铁心中的应用

对测量用电流互感器铁心的选材进行了比较分析，介绍了超微晶合金、冷轧硅钢片及坡莫合金软磁材料的特性，并给出了超微晶合金电流互感器铁心设计的实例。

新一代软磁合金——超微晶合金的结构和磁性

本文全面评述了新一代软磁材料—超微晶合金的发展现状。新合金发明至今虽仅3～4年时间,但与晶态和非晶态软磁合金一样,按成分可分为 Fe 基、Ni 基、Co 基3类合金:按性能也有高初始磁导率型,高饱和磁感强度型、高频低损耗型,高矩形比型以及低剩磁恒导磁型等五大类,文中列出了各类性能所达水平及对比。文中指出新合金的组成可分为3部分。新合金软磁性能之所以优良也是因为合会的磁致伸缩(λ_s)和各向异性〈K〉小之故,但λ_s 小是与晶化相的成份、结构和数量有关,而〈K〉小是与随机取向的超微晶尺寸效应有关。最后指出了尚须深入研究的6大问题,并认为从迄今发表的性能数据来看,新合金是比晶态和非晶态合金综合性能更好、价更廉,更稳定的高导磁低损耗材料。