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非晶合金

鎖定
非晶合金是由超急冷凝固,合金凝固時原子來不及有序排列結晶,得到的固態合金是長程無序結構,組成它物質的分子(或原子、離子)不呈空間有規則週期性,沒有晶態合金的晶粒、晶界存在。這種非晶合金具有許多獨特的性能,由於它的性能優異、工藝簡單,從80年代開始成為國內外材料科學界的研究開發重點。鐵基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B類金屬元素所構成,它具有高飽和磁感應強度(1.54T),磁導率激磁電流鐵損等各方面都優於硅鋼片的特點。
中文名
非晶合金
外文名
amorphous alloys
時    期
超急冷凝固,合金凝固時
實    質
原子來不及有序排列結晶
特    點
性能優異、工藝簡單

非晶合金合金簡介

鐵基非晶合金(Fe-based amorphous alloys)
特別是鐵損低(為取向硅鋼片的1/3-1/5),代替硅鋼配電變壓器可節能60-70%。鐵基非晶合金的帶材厚度為0.03mm左右,廣泛應用於配電變壓器、大功率開關電源脈衝變壓器磁放大器中頻變壓器逆變器鐵芯, 適合於10kHz 以下頻率使用
由於超急冷凝固,合金凝固時原子來不及有序排列結晶,得到的固態合金是長程無序結構,沒有晶態合金的晶粒、晶界存在,稱之為非晶合金,被稱為是冶金材料學的一項革命。這種非晶合金具有許多獨特的性能,如優異的磁性、耐蝕性耐磨性、高的強度、硬度和韌性,高的電阻率和機電耦合性能等。由於它的性能優異、工藝簡單,從80年代開始成為國內外材料科學界的研究開發重點。
在以往數千年中,人類所使用的金屬或合金都是晶態結構的材料,其原子三維空間內作有序排列、形成周期性的點陣結構。
非晶態金屬或合金是指物質從液態(或氣態)急速冷卻時,因來不及結晶而在室温或低温保留液態原子無序排列的凝聚狀態,其原子不再成長程有序、週期性和規則排列,而是出於一種長程無序排列狀態。具有鐵磁性的非晶態金合金又稱鐵磁性金屬玻璃或磁性玻璃(Glassy Alloy),為了敍述方便,以下均稱為非晶態合金

非晶合金發展簡史

1960年美國Duwez教授發明用快淬工藝製備非晶態合金為始。其間,非晶軟磁合金的發展大體上經歷了兩個階段:第一個階段從1967年開始,直到1988年。1984年美國四個變壓器廠家在IEEE會議上展示實用非晶配電變壓器則標誌着第一階段達到高潮,到1989年,美國AlliedSignal公司已經具有年產6萬噸非晶帶材的生產能力,全世界約有100萬台非晶配電變壓器投入運行,所用鐵基非晶帶材幾乎全部來源於該公司。從1988年開始,非晶態材料發展進入第二階段。這個階段具有標誌性的事件是鐵基納米晶合金的發明。1988年日本日立金屬公司的Yashiwa等人在非晶合金基礎上通過晶化處理開發出納米晶軟磁合金(Finemet)。1988年當年,日立金屬公司納米晶合金實現了產業化,並有產品推向市場。1992年德國VAC公司開始推出納米晶合金替代鈷基非晶合金,尤其在網絡接口設備上,如ISDN,大量採用納米晶磁芯製作接口變壓器數字濾波器件。

非晶合金製備方法

2.銅模吸鑄法
3.銅模噴鑄法
4.旋轉淬冷法
8.低壓點解法
等其他方法。

非晶合金主要應用

在對非晶合金有了初步的瞭解後,我們再來看一下非晶合金的一個非常具有前景的應用領域——非晶變壓器。非晶合金鐵芯變壓器是用新型導磁材料——非晶合金製作鐵芯而成的變壓器,它比硅鋼片作鐵芯變壓器的空載損耗(指變壓器次級開路時,在初級測得的功率損耗)下降75%左右,空載電流(變壓器次級開路時,初級仍有一定的電流,這部分電流稱為空載電流)下降約80%,是目前節能效果較理想的配電變壓器,特別適用於農村電網和發展中地區等負載率較低的地方。中國的上市公司——置信電氣從美國通用電氣公司引進非晶合金變壓器專有技術後,通過消化吸收,自主創新開發了適合中國電網運行的非晶合金變壓器系列產品,已經成為目前國內規模最大的非晶合金變壓器專業化生產企業,這證明了非晶材料廣闊的市場空間。
2006年開始,硅鋼的大幅度漲價導致非晶價格甚至比硅鋼還低;同時,其節能作用也由於對能源問題的重視而備受關注。非晶帶材由於具有更低的損耗率,在用於新型配電變壓器時,可以起到很好的降低電耗的作用,隨着中國變壓器市場加快向非晶配電變壓器發展,非晶帶材的市場正在不斷擴大。
與傳統硅鋼片的區別
與傳統硅鋼片不同的是,非晶合金在衝壓後易碎,難以形成疊片。因此在實際應用中,非晶合金常以卷繞工藝的形式存在。近年來,使用非晶軟磁材料的電機,也越來越多,其低鐵耗的優良節能性得到學術界的廣泛關注。