Достижения моей страны в области магнитопроводов
С 1970-х годов в нашей стране начались исследования и разработки аморфных сплавов. После завершения крупных научно-технических проектов в период «шестой пятилетки», «седьмой пятилетки» и «восьмой пятилетки» получено в общей сложности 134 результата научных исследований, 2 номинации «Национальная премия в области изобретений», 16 патентов и около ста разновидностей сплавов. В настоящее время Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии располагает четырьмя линиями по производству полосы из аморфных сплавов и одной линией по производству железных сердечников из аморфного сплава. Производство различных фасонных полос и нанокристаллических полос и сердечников на основе железа, железа и никеля, кобальта и нанокристаллических сердечников, подходящих для компонентов с железным сердечником инверторных источников питания, импульсных источников питания, силовых трансформаторов, фильтров утечки и индукторов, с годовой стоимостью производства около 2000 десять тысяч юаней. В годы «девятой пятилетки» создается тысячетонная аморфная производственная линия на основе железа, вошедшая в ряды международного передового уровня.
Наилучшими индивидуальными показателями, достигаемыми аморфными магнитомягкими сплавами, являются:
Начальная магнитная проницаемость μo = 14 × 104
Максимальная максимальная проницаемость аморфного кобальта мкм = 220 × 104
Коморфная коэрцитивная сила Hc = 0,001 Oe
Коэффициент аморфной квадратности на основе кобальта Br/Bs = 0,995
Намагниченность аморфного насыщения на основе кобальта 4πMs = 18300Gs
Удельное аморфное сопротивление на основе железа ρ= 270 мкОм/см
Обычно используемыми типами аморфных сплавов являются: аморфные сплавы на основе железа, на основе железа и никеля, аморфные сплавы на основе кобальта и нанокристаллические сплавы на основе железа. Национальные марки и эксплуатационные характеристики приведены в таблице и на рисунке. Для удобства сравнения также перечислены соответствующие характеристики кристаллического легированного листа кремнистой стали, пермаллоя 1J79 и феррита. Эти виды материалов имеют разные характеристики и используются в разных аспектах.
Основной состав и характеристика марок
1K101 Быстрозакалочный сплав на мягкой магнитной основе серии Fe-Si-B
1K102 Быстрозакаленный магнитно-мягкий сплав серии 1K102 Fe-Si-B-C
1K103 Быстрозакаленный сплав на магнитной основе серии Fe-Si-B-Ni
1K104 Быстрозакаленный сплав на магнитной основе серии Fe-Si-B-Ni Mo
Быстрозакаливаемый сплав на магнитной основе серии 1K105 Fe-Si-B-Cr (и другие элементы)
1K106 Быстрозакаленный сплав на основе мягких магнитов серии Fe-Si-B с высокими частотами и малыми потерями
1K107 Высокочастотный нанокристаллический сплав серии Fe-Nb-Cu-Si-B с высокой частотой и малыми потерями
1K201 Быстрозакалочный сплав на основе кобальта с высокой пульсационной проницаемостью
Сплав на основе кобальта 1K202 с высоким коэффициентом остаточного остатка и быстрой закалкой
1K203 Сплав на основе кобальта с высокой магнитной индукцией, низкими потерями, быстрая закалка
1K204 высокочастотный быстрозакалочный сплав на основе кобальта с низкими потерями
1К205 быстрозакалочный магнитно-мягкий сплав на основе кобальта с высокой начальной магнитной проницаемостью
Закаленный высокопроницаемый магнитно-мягкий сплав на основе кобальта 1К206
1K501 Быстрозакаленный сплав на основе никеля серии Fe-Ni-P-B
1K502 Быстрозакаленный сплав на основе никеля серии Fe-Ni-V-Si-B
400 Гц: сердечник из кремниевой стали, сердечник из аморфного железа
Мощность (Вт) 45 45
Потери в сердечнике (Вт) 2,4 1,3
Мощность возбуждения (ВА) 6,1 1,3
Общий вес (г) 295 276
(1) Аморфные сплавы на основе железа
Аморфный сплав на основе железа состоит на 80% из железа и на 20% из металлических элементов типа Si, B. Имеет высокую интенсивность магнитной индукции насыщения (1,54 Тл). Потери аморфного сплава на основе железа и кремнистой стали сравниваются с магнитной проницаемостью, током возбуждения и потерей железа и другими аспектами превосходят характеристики листа из кремнистой стали, особенно низкие потери железа (1/3-1/5 листа ориентированной кремнистой стали), замена кремнистой стали в качестве распределительного трансформатора может сэкономить энергию на 60-70%. Толщина полосы из аморфного сплава на основе железа составляет около 0,03 мм, что широко используется в распределительных трансформаторах, импульсных источниках питания высокой мощности, импульсных трансформаторах, магнитных усилителях, трансформаторах промежуточной частоты и сердечниках инверторов, подходит для использования на частотах ниже 10 кГц
2) Аморфный сплав на основе Fe-Ni
Аморфный сплав на основе железо-никеля состоит из 40% Ni, 40% Fe и 20% металлических элементов. Он имеет среднюю интенсивность магнитной индукции (0,8 Тл), высокую начальную проницаемость и высокую максимальную магнитную проницаемость, а также высокую механическую прочность и отличную ударную вязкость. Имеет низкую потерю железа на средних и низких частотах. Термическая обработка на воздухе не будет окисляться, и после отжига магнитным полем можно получить хорошую прямоугольную петлю. Цена на 30-50% дешевле 1J79. Область применения аморфного сплава на основе железо-никеля соответствует средненикелевому пермаллою, но его потери железа и высокая механическая прочность значительно превосходят кристаллические сплавы; вместо 1J79 он широко используется в реле утечки, прецизионных сердечниках трансформаторов тока, а также в магнитном экране и так далее. Аморфный сплав на основе железо-никеля является самым ранним из разработанных в Китае и в настоящее время является наиболее широко используемой аморфной разновидностью среди отечественных аморфных сплавов. Годовой объем производства составляет около 200 тонн. Аморфный сплав на основе оксида железа и никеля (1К503) при термической обработке на воздухе не встречается. Патенты на изобретения и патентные права США.
3) Нанокристаллический сплав на основе железа (нанокристаллический сплав)
Нанокристаллический сплав на основе железа представляет собой аморфный материал, образованный в результате быстрого процесса затвердевания путем добавления небольшого количества элементов Nb, Cu, Si и B к сплаву, состоящему в основном из элементов железа. Этот аморфный материал подвергается термической обработке Можно получить микрокристаллы диаметром 10-20 нм, которые диспергируются на аморфной матрице и называются микрокристаллами, нанокристаллическими материалами или нанокристаллическими материалами. Нанокристаллические материалы обладают отличными комплексными магнитными свойствами: высокая магнитная индукция насыщения (1,2 Тл), высокая начальная магнитная проницаемость (8×104), низкий Hc (0,32 А/м), низкие высокочастотные потери при высокой магнитной индукции (P0,5 Тл/20 кГц = 30 Вт/кг), удельное сопротивление составляет 80 мкОм/см, что выше, чем у пермаллоя (50-60 мкОм/см). После обработки продольным или поперечным магнитным полем можно получить высокое значение Br (0,9) или низкое значение Br (1000Gs). ). Это материал с лучшими комплексными характеристиками на рынке; применимый диапазон частот: 50 Гц-100 кГц, лучший диапазон частот: 20 кГц-50 кГц. Широко используется в мощных импульсных источниках питания, инверторных источниках питания, магнитных усилителях, высокочастотных трансформаторах, высокочастотных преобразователях, высокочастотных дроссельных сердечниках, сердечниках трансформаторов тока, выключателях защиты от утечки и сердечниках синфазных катушек индуктивности.
Сравнение характеристик широко применяемых магнитопроводов
1. Сравнение характеристик магнитно-порошкового сердечника и феррита: сердечник MPP: используйте ампер-обороты 100 кГц: μe: 10 ~ 125200,>
ВЧ-ядро: Используйте амперные обороты
Сердечник из железного порошка: используя ампер-витки> 800, не может быть насыщен в поле высокой намагниченности, может обеспечить лучшее значение индуктивности стабильности суперпозиции переменного и постоянного тока. Частотная характеристика стабильна в пределах 200 кГц; но потери на высоких частотах велики, подходят для использования ниже 10 кГц.
Магнитопровод FeSiAlF: вместо сердечника из железного порошка рабочая частота может быть больше 8 кГц. Возможность смещения по постоянному току находится в диапазоне между MPP и HF.
Феррит: низкая магнитная плотность насыщения (5000 Гс), минимальная возможность смещения по постоянному току 3. Сравнение характеристик кремнистой стали, пермаллоя и аморфного сплава:
Кремнистая сталь и материалы FeSiAl имеют высокие значения магнитной индукции насыщения Bs, но их эффективные значения магнитной проницаемости низкие, особенно в высокочастотном диапазоне;
Пермаллой обладает высокой начальной магнитной проницаемостью, низкой коэрцитивной силой и потерями, а также стабильными магнитными свойствами, но Bs недостаточно высок. Когда частота превышает 20 кГц, потери и эффективная проницаемость не идеальны, цена дороже, а обработка и термообработка сложны;
Аморфный сплав на основе кобальта обладает высокой магнитной проницаемостью, низким Hc, низкими потерями в широком диапазоне частот, близким к нулю коэффициентом магнитострикции насыщения, нечувствителен к нагрузкам, но имеет низкое значение Bs и дорог;
Аморфный сплав на основе железа имеет высокое значение Bs и низкую цену, но значение эффективной магнитной проницаемости низкое.
Проницаемость и значение Hc нанокристаллического сплава близки к кристаллическому высокопермаллою и аморфному сплаву на основе кобальта, а магнитная индукция насыщения Bs эквивалентна таковой у среднего пермаллоя никеля. Процесс термообработки прост, и это идеальные недорогие высокоэффективные магнитно-мягкие материалы; Хотя значение Bs нанокристаллических сплавов ниже, чем у аморфной и кремнистой стали на основе железа, их высокочастотные потери при высокой магнитной индукции значительно ниже, чем у них, и они обладают лучшей коррозионной стойкостью и магнитной стабильностью. По сравнению с ферритом, нанокристаллический сплав имеет в 2-3 раза более высокую рабочую магнитную индукцию на основе меньших потерь при частоте ниже 50 кГц, а объем магнитного сердечника может быть увеличен более чем в два раза.
С 1970-х годов в нашей стране начались исследования и разработки аморфных сплавов. После завершения крупных научно-технических проектов в период «шестой пятилетки», «седьмой пятилетки» и «восьмой пятилетки» получено в общей сложности 134 результата научных исследований, 2 номинации «Национальная премия в области изобретений», 16 патентов и около ста разновидностей сплавов. В настоящее время Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии располагает четырьмя линиями по производству полосы из аморфных сплавов и одной линией по производству железных сердечников из аморфного сплава. Производство различных фасонных полос и нанокристаллических полос и сердечников на основе железа, железа и никеля, кобальта и нанокристаллических сердечников, подходящих для компонентов с железным сердечником инверторных источников питания, импульсных источников питания, силовых трансформаторов, фильтров утечки и индукторов, с годовой стоимостью производства около 2000 десять тысяч юаней. В годы «девятой пятилетки» создается тысячетонная аморфная производственная линия на основе железа, вошедшая в ряды международного передового уровня.
Наилучшими индивидуальными показателями, достигаемыми аморфными магнитомягкими сплавами, являются:
Начальная магнитная проницаемость μo = 14 × 104
Максимальная максимальная проницаемость аморфного кобальта мкм = 220 × 104
Коморфная коэрцитивная сила Hc = 0,001 Oe
Коэффициент аморфной квадратности на основе кобальта Br/Bs = 0,995
Намагниченность аморфного насыщения на основе кобальта 4πMs = 18300Gs
Удельное аморфное сопротивление на основе железа ρ= 270 мкОм/см
Обычно используемыми типами аморфных сплавов являются: аморфные сплавы на основе железа, на основе железа и никеля, аморфные сплавы на основе кобальта и нанокристаллические сплавы на основе железа. Национальные марки и эксплуатационные характеристики приведены в таблице и на рисунке. Для удобства сравнения также перечислены соответствующие характеристики кристаллического легированного листа кремнистой стали, пермаллоя 1J79 и феррита. Эти виды материалов имеют разные характеристики и используются в разных аспектах.
Основной состав и характеристика марок
1K101 Быстрозакалочный сплав на мягкой магнитной основе серии Fe-Si-B
1K102 Быстрозакаленный магнитно-мягкий сплав серии 1K102 Fe-Si-B-C
1K103 Быстрозакаленный сплав на магнитной основе серии Fe-Si-B-Ni
1K104 Быстрозакаленный сплав на магнитной основе серии Fe-Si-B-Ni Mo
Быстрозакаливаемый сплав на магнитной основе серии 1K105 Fe-Si-B-Cr (и другие элементы)
1K106 Быстрозакаленный сплав на основе мягких магнитов серии Fe-Si-B с высокими частотами и малыми потерями
1K107 Высокочастотный нанокристаллический сплав серии Fe-Nb-Cu-Si-B с высокой частотой и малыми потерями
1K201 Быстрозакалочный сплав на основе кобальта с высокой пульсационной проницаемостью
Сплав на основе кобальта 1K202 с высоким коэффициентом остаточного остатка и быстрой закалкой
1K203 Сплав на основе кобальта с высокой магнитной индукцией, низкими потерями, быстрая закалка
1K204 высокочастотный быстрозакалочный сплав на основе кобальта с низкими потерями
1К205 быстрозакалочный магнитно-мягкий сплав на основе кобальта с высокой начальной магнитной проницаемостью
Закаленный высокопроницаемый магнитно-мягкий сплав на основе кобальта 1К206
1K501 Быстрозакаленный сплав на основе никеля серии Fe-Ni-P-B
1K502 Быстрозакаленный сплав на основе никеля серии Fe-Ni-V-Si-B
400 Гц: сердечник из кремниевой стали, сердечник из аморфного железа
Мощность (Вт) 45 45
Потери в сердечнике (Вт) 2,4 1,3
Мощность возбуждения (ВА) 6,1 1,3
Общий вес (г) 295 276
(1) Аморфные сплавы на основе железа
Аморфный сплав на основе железа состоит на 80% из железа и на 20% из металлических элементов типа Si, B. Имеет высокую интенсивность магнитной индукции насыщения (1,54 Тл). Потери аморфного сплава на основе железа и кремнистой стали сравниваются с магнитной проницаемостью, током возбуждения и потерей железа и другими аспектами превосходят характеристики листа из кремнистой стали, особенно низкие потери железа (1/3-1/5 листа ориентированной кремнистой стали), замена кремнистой стали в качестве распределительного трансформатора может сэкономить энергию на 60-70%. Толщина полосы из аморфного сплава на основе железа составляет около 0,03 мм, что широко используется в распределительных трансформаторах, импульсных источниках питания высокой мощности, импульсных трансформаторах, магнитных усилителях, трансформаторах промежуточной частоты и сердечниках инверторов, подходит для использования на частотах ниже 10 кГц
2) Аморфный сплав на основе Fe-Ni
Аморфный сплав на основе железо-никеля состоит из 40% Ni, 40% Fe и 20% металлических элементов. Он имеет среднюю интенсивность магнитной индукции (0,8 Тл), высокую начальную проницаемость и высокую максимальную магнитную проницаемость, а также высокую механическую прочность и отличную ударную вязкость. Имеет низкую потерю железа на средних и низких частотах. Термическая обработка на воздухе не будет окисляться, и после отжига магнитным полем можно получить хорошую прямоугольную петлю. Цена на 30-50% дешевле 1J79. Область применения аморфного сплава на основе железо-никеля соответствует средненикелевому пермаллою, но его потери железа и высокая механическая прочность значительно превосходят кристаллические сплавы; вместо 1J79 он широко используется в реле утечки, прецизионных сердечниках трансформаторов тока, а также в магнитном экране и так далее. Аморфный сплав на основе железо-никеля является самым ранним из разработанных в Китае и в настоящее время является наиболее широко используемой аморфной разновидностью среди отечественных аморфных сплавов. Годовой объем производства составляет около 200 тонн. Аморфный сплав на основе оксида железа и никеля (1К503) при термической обработке на воздухе не встречается. Патенты на изобретения и патентные права США.
3) Нанокристаллический сплав на основе железа (нанокристаллический сплав)
Нанокристаллический сплав на основе железа представляет собой аморфный материал, образованный в результате быстрого процесса затвердевания путем добавления небольшого количества элементов Nb, Cu, Si и B к сплаву, состоящему в основном из элементов железа. Этот аморфный материал подвергается термической обработке Можно получить микрокристаллы диаметром 10-20 нм, которые диспергируются на аморфной матрице и называются микрокристаллами, нанокристаллическими материалами или нанокристаллическими материалами. Нанокристаллические материалы обладают отличными комплексными магнитными свойствами: высокая магнитная индукция насыщения (1,2 Тл), высокая начальная магнитная проницаемость (8×104), низкий Hc (0,32 А/м), низкие высокочастотные потери при высокой магнитной индукции (P0,5 Тл/20 кГц = 30 Вт/кг), удельное сопротивление составляет 80 мкОм/см, что выше, чем у пермаллоя (50-60 мкОм/см). После обработки продольным или поперечным магнитным полем можно получить высокое значение Br (0,9) или низкое значение Br (1000Gs). ). Это материал с лучшими комплексными характеристиками на рынке; применимый диапазон частот: 50 Гц-100 кГц, лучший диапазон частот: 20 кГц-50 кГц. Широко используется в мощных импульсных источниках питания, инверторных источниках питания, магнитных усилителях, высокочастотных трансформаторах, высокочастотных преобразователях, высокочастотных дроссельных сердечниках, сердечниках трансформаторов тока, выключателях защиты от утечки и сердечниках синфазных катушек индуктивности.
Сравнение характеристик широко применяемых магнитопроводов
1. Сравнение характеристик магнитно-порошкового сердечника и феррита: сердечник MPP: используйте ампер-обороты 100 кГц: μe: 10 ~ 125200,>
ВЧ-ядро: Используйте амперные обороты
Сердечник из железного порошка: используя ампер-витки> 800, не может быть насыщен в поле высокой намагниченности, может обеспечить лучшее значение индуктивности стабильности суперпозиции переменного и постоянного тока. Частотная характеристика стабильна в пределах 200 кГц; но потери на высоких частотах велики, подходят для использования ниже 10 кГц.
Магнитопровод FeSiAlF: вместо сердечника из железного порошка рабочая частота может быть больше 8 кГц. Возможность смещения по постоянному току находится в диапазоне между MPP и HF.
Феррит: низкая магнитная плотность насыщения (5000 Гс), минимальная возможность смещения по постоянному току 3. Сравнение характеристик кремнистой стали, пермаллоя и аморфного сплава:
Кремнистая сталь и материалы FeSiAl имеют высокие значения магнитной индукции насыщения Bs, но их эффективные значения магнитной проницаемости низкие, особенно в высокочастотном диапазоне;
Пермаллой обладает высокой начальной магнитной проницаемостью, низкой коэрцитивной силой и потерями, а также стабильными магнитными свойствами, но Bs недостаточно высок. Когда частота превышает 20 кГц, потери и эффективная проницаемость не идеальны, цена дороже, а обработка и термообработка сложны;
Аморфный сплав на основе кобальта обладает высокой магнитной проницаемостью, низким Hc, низкими потерями в широком диапазоне частот, близким к нулю коэффициентом магнитострикции насыщения, нечувствителен к нагрузкам, но имеет низкое значение Bs и дорог;
Аморфный сплав на основе железа имеет высокое значение Bs и низкую цену, но значение эффективной магнитной проницаемости низкое.
Проницаемость и значение Hc нанокристаллического сплава близки к кристаллическому высокопермаллою и аморфному сплаву на основе кобальта, а магнитная индукция насыщения Bs эквивалентна таковой у среднего пермаллоя никеля. Процесс термообработки прост, и это идеальные недорогие высокоэффективные магнитно-мягкие материалы; Хотя значение Bs нанокристаллических сплавов ниже, чем у аморфной и кремнистой стали на основе железа, их высокочастотные потери при высокой магнитной индукции значительно ниже, чем у них, и они обладают лучшей коррозионной стойкостью и магнитной стабильностью. По сравнению с ферритом, нанокристаллический сплав имеет в 2-3 раза более высокую рабочую магнитную индукцию на основе меньших потерь при частоте ниже 50 кГц, а объем магнитного сердечника может быть увеличен более чем в два раза.