寧波材料所在高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度鐵基非晶軟磁合金研究方面取得新進(jìn)展
與傳統(tǒng)晶態(tài)軟磁材料相比，非晶軟磁合金具有原子排列短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序的特點(diǎn)，沒(méi)有晶粒和晶界，磁疇的釘扎點(diǎn)和釘扎線少，磁晶各向異性很小，因而具有良好的軟磁性能。非晶合金的矯頑力低、磁導(dǎo)率高、電阻率高、損耗低、頻率特性好，取代硅鋼在電力變壓器和電機(jī)等電力傳輸和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域應(yīng)用，可促進(jìn)器件向節(jié)能化、小型化、高效化和高穩(wěn)定性方向發(fā)展，因而具有廣泛的應(yīng)用前景，吸引了廣泛的關(guān)注和研究。然而，由于非晶形成能力的要求，非晶軟磁合金的成分通常包含較高比例的非磁性非晶形成元素，這些元素極大的降低了合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，使其器件比同容量硅鋼產(chǎn)品體積增加，而且噪音升高，這些都抑制了非晶軟磁合金的更廣泛應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度的非晶合金成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)、迫切需要開(kāi)發(fā)一種適合現(xiàn)有帶材生產(chǎn)設(shè)備和工藝的兼具高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、優(yōu)異軟磁性能和大非晶形成能力的新型鐵基非晶合金。
最近，中國(guó)科學(xué)院磁性材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室軟磁材料研究室在前期開(kāi)發(fā)的具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和良好軟磁性能的FeSiBP合金 (J. Non-Cryst. Solids 358(12-13): 1443-1446), (CN201110238243) 基礎(chǔ)上，通過(guò)微量添加元素和合金成分優(yōu)化使非晶形成元素的作用發(fā)揮更加充分，成功研制出磁性能和工藝性優(yōu)異的新型FeSiBPM系列非晶合金。FeSiBPM系列合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到1.67 T，高于目前廣泛應(yīng)用的1k101非晶合金（1.56 T）和日立金屬公司推出的新型高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度HB1（1.64T）非晶合金，其高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度有利于器件的小型化和低噪音化。該合金同時(shí)具有較高的非晶形成能力，可滿足制備非晶合金寬帶的工藝性要求，使用單輥平面流鑄法可制備臨界厚度達(dá)到(80～90 μm)的帶狀樣品。另外，該合金的最佳熱處理溫度范圍寬，熱處理后樣品的性能穩(wěn)定，軟磁性能優(yōu)異（矯頑力小于3 A/m，有效磁導(dǎo)率超過(guò)8000），可在較低溫度下熱處理獲得優(yōu)異的軟磁性能和韌性的樣品。優(yōu)異的綜合性能和生產(chǎn)工藝性使其具有更好的產(chǎn)業(yè)化前景，使我所開(kāi)發(fā)的新型FeSiBPM合金替代傳統(tǒng)的1K101和HB1合金成為新一代產(chǎn)品，更好的應(yīng)用于配電變壓器、非晶電機(jī)和電抗器等領(lǐng)域。相關(guān)研究成果擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利（201410197139.X）。
該研究得到國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2013BAE08B00）的支持。
圖1. 本發(fā)明合金和同類(lèi)產(chǎn)品的磁化曲線比較
圖2. 本發(fā)明合金和同類(lèi)產(chǎn)品的矯頑力與熱處理工藝對(duì)比
(磁材事業(yè)部）