非晶軟磁合金材料的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展前景(編輯修改稿)
2024-08-16 08:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 能完全可以經(jīng)受強(qiáng)磁場(chǎng)的沖擊而基本復(fù)原。 （指非晶態(tài)合金經(jīng)過機(jī)械沖擊振動(dòng)后磁性能的變化）： 非晶態(tài)合金在使用前，一般都要經(jīng)過熱處理。而經(jīng)過熱處理后，材料比較脆。但無(wú)論什么材料，作為變壓器鐵心使用時(shí)，大多數(shù)要放在保護(hù)盒中或表面注塑后使用。對(duì)于非晶態(tài)合金，在鐵心裝入保護(hù)盒時(shí)通常還要加入某些襯墊物，如硅脂、海綿等。這些措施完全可以保證鐵心在使用中不發(fā)生損壞和磁性能惡化。 在非晶態(tài)合金研究開發(fā)的初期，首先是在軍工電源中應(yīng)用的。軍工設(shè)備嚴(yán)酷的工作條件，對(duì)鐵心的性能要求十分苛刻。例如，對(duì)于航空航天裝備中的開關(guān)電源，對(duì)變壓器鐵心機(jī)械穩(wěn)定性的要求一般是： 耐機(jī)械沖擊性：加速度55g，持續(xù)時(shí)間8ms，沖擊3次，要求損耗變化率 DP/P≤177。15%。 耐機(jī)械振動(dòng)：頻率20－500Hz，加速度5g，掃描45分鐘，兩個(gè)方向，要求損耗變化率 DP/P≤177。15%。 離心試驗(yàn)：恒加速度15g，5分鐘，要求損耗變化率 DP/P≤177。15%。 根據(jù)上述要求，曾經(jīng)對(duì)非晶態(tài)合金作了一系列機(jī)械穩(wěn)定性試驗(yàn)。 經(jīng)過一系列機(jī)械沖擊和振動(dòng)等試驗(yàn)，非晶鐵心的磁性能變化率相當(dāng)?shù)?，完全滿足使用要求。 總之，非晶態(tài)合金的機(jī)械穩(wěn)定性良好。目前，在非晶中心的產(chǎn)品中，每年用于軍工電源的鐵心在一萬(wàn)只以上。既然它們可以穩(wěn)定地應(yīng)用于軍工電源，那么在使用條件相對(duì)溫和的民品中理所當(dāng)然也是可以勝任的。 目前，國(guó)內(nèi)非晶軟磁合金生產(chǎn)企業(yè)中多數(shù)企業(yè)程度不同地存在批量產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定、產(chǎn)品一致性差、性能指標(biāo)離散較大的問題，其主要原因是有的生產(chǎn)廠家技術(shù)裝備差、生產(chǎn)工序不全，檢測(cè)手段落后，綜合研發(fā)實(shí)力不強(qiáng)。作為新興的產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展和進(jìn)步必然有一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。 2 非晶軟磁合金材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程和現(xiàn)狀 第一階段，1967年～1988年：1967年Duwez教授率先開發(fā)出FePC系非晶軟磁合金，帶動(dòng)了第一個(gè)非晶合金研究開發(fā)熱潮。1979年美國(guó)Allied Signal公司開發(fā)出非晶合金寬帶的平面流鑄帶技術(shù)，并于1982年建成非晶帶材連續(xù)生產(chǎn)廠，先后推出命名為Metglas的Fe基、Co基和FeNi基系列非晶合金帶材，標(biāo)志著非晶合金產(chǎn)業(yè)化和商品化的開始。1984年美國(guó)四個(gè)變壓器廠家在IEEE會(huì)議上展示了實(shí)用的非晶配電變壓器，從而將非晶合金應(yīng)用開發(fā)推向高潮。在這期間，美國(guó)主要致力于非晶合金帶材的大規(guī)模生產(chǎn)和節(jié)能非晶配電變壓器的推廣應(yīng)用，在技術(shù)和產(chǎn)品方面基本形成壟斷。到1989年，美國(guó)Allied Signal公司已經(jīng)具有年產(chǎn)6萬(wàn)噸非晶帶材的生產(chǎn)能力，全世界約有100萬(wàn)臺(tái)非晶配電變壓器投入運(yùn)行，所用鐵基非晶帶材幾乎全部來源于該公司。除美國(guó)之外，日本和德國(guó)在非晶合金應(yīng)用開發(fā)方面擁有自己的特色，重點(diǎn)是電子和電力電子元件，例如高級(jí)音響磁頭、高頻電源（含開關(guān)電源）用變壓器、扼流圈、磁放大器等。但在1988年以前，由于專利問題，日本的非晶發(fā)展始終受到美國(guó)的制約。 第二階段，1988年～至今：1988年日本日立金屬公司的Yashizawa等人在非晶合金基礎(chǔ)上通過晶化處理開發(fā)出納米晶軟磁合金（Finemet）。此類合金的突出優(yōu)點(diǎn)在于兼?zhèn)淞髓F基非晶合金的高磁感和鈷基非晶合金的高磁導(dǎo)率、低損耗，并且是成本低廉的鐵基材料。因此鐵基納米晶合金的發(fā)明是軟磁材料的一個(gè)突破性進(jìn)展，從而把非晶態(tài)合金研究開發(fā)又推向一個(gè)新高潮。納米晶合金可以替代鈷基非晶合金、晶態(tài)坡莫合金和鐵氧體，在高頻電力電子和電子信息領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用，達(dá)到減小體積、降低成本等目的。1988年當(dāng)年，日立金屬公司納米晶合金既實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并有產(chǎn)品推向市場(chǎng)。1992年德國(guó)VAC公司開始推出納米晶合金替代鈷基非晶合金，尤其在網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備上，如ISDN，大量采用納米晶磁心制作接口變壓器和數(shù)字濾波器件。在此期間，美國(guó)Allied Signal公司（現(xiàn)被Honeywell公司兼并）也加強(qiáng)了非晶合金在電力電子領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，先后推出4個(gè)系列的鐵心制品。 國(guó)內(nèi)非晶材料研究始于1976年，國(guó)家科委從“六五”開始連續(xù)5個(gè)五年計(jì)劃均將非晶、納米晶合金研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化列入重大科技攻關(guān)項(xiàng)目。其中標(biāo)志性的成果分別是：“七五”期間建成百噸級(jí)非晶帶材中試生產(chǎn)線，帶材寬度達(dá)到100mm；“八五”期間突破了非晶帶材在線自動(dòng)卷取技術(shù)，并建成年產(chǎn)20萬(wàn)只非晶鐵心中試生產(chǎn)線；“九五”期間，成立了國(guó)家非晶微晶合金工程技術(shù)研究中心，建成了千噸級(jí)鐵基非晶帶材生產(chǎn)線，帶材寬度達(dá)到220mm，同時(shí)建成年產(chǎn)600噸非晶配電變壓器鐵心生產(chǎn)線。通過前4個(gè)五年科技攻關(guān)計(jì)劃的實(shí)施，我國(guó)基本實(shí)現(xiàn)了非晶合金帶材及制品產(chǎn)業(yè)化。在十五期間，納米晶帶材及其制品產(chǎn)業(yè)化開發(fā)又被列入重大科技攻關(guān)計(jì)劃，國(guó)家給予重點(diǎn)支持，旨在推動(dòng)納米晶材料應(yīng)用開發(fā)快速發(fā)展，滿足電力電子和電子信息等高新技術(shù)領(lǐng)域日益增長(zhǎng)的迫切需求。目前,國(guó)內(nèi)從事非晶軟磁合金材料生產(chǎn)的單位約20多家,其中安泰科技股份有限公司（原鋼鐵研究總院部分轉(zhuǎn)制上市）是國(guó)內(nèi)非晶材料研究開發(fā)力量最強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大的單位，也是上述國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目的主要承擔(dān)單位。目前具有年產(chǎn)非晶帶材3000噸，納米晶帶材300噸的生產(chǎn)能力。 通過這４個(gè)五年科技攻關(guān)計(jì)劃的實(shí)施，我國(guó)基本實(shí)現(xiàn)了非晶合金帶材及制品產(chǎn)業(yè)化。在十五期間，納米晶帶材及其制品產(chǎn)業(yè)化開發(fā)仍然被列入國(guó)家重大科技攻關(guān)計(jì)劃，給予重點(diǎn)支持，旨在推動(dòng)非晶納米晶材
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