磁场热处理对铁基纳米晶合金软磁性能影响的探究

发布时间：2017-04-07 11:13

  本文关键词：磁场热处理对铁基纳米晶合金软磁性能影响的探究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：纳米晶软磁材料的热处理过程中,通过调整工艺参数来控制晶化过程中析出纳米晶的种类、尺寸和体积分数等是获得优异软磁性能的重要方法。研究表明磁场热处理能进一步优化纳米晶合金的软磁性能,使合金材料具有更低的矫顽力和铁损,这意味着在实际应用中的能耗水平更低,对于节能减排和环境保护具有重要意义；同时,电感特性也是应用于电子元器件行业中软磁材料的一个重要参量,器件电感值越高,对交流信号反应更加灵敏,能有效抑制或消除干扰信号。对纳米晶软磁材料的研究中,结合上述两者为研究背景的报道并不多,因此本文以市场应用广泛的Fe73.5Cu1Nb3Si15.5B7纳米晶合金(商品标号为1K107B)为对象,探究了该组份纳米晶磁芯在普通热处理和磁场热处理两种条件下的磁芯电感特性和磁性能的变化特征以及与微观结构间的关系。研究结果表明,带厚20μm的磁芯在550℃,60 min普通热处理条件下具有最大电感值,为14.7 μH,而此时矫顽力也具有最大值,为2.0 A/m。基于普通热处理的实验结果,本文着重探究了横向磁场热处理(TFA)对磁芯电感和磁性能的影响,期望在保持磁芯高电感的条件下显著降低其矫顽力。横向磁场的强度通过外加直流电调控且在热处理不同阶段施加磁场进行实验,结果表明相比其它热处理条件,磁芯的矫顽力在TFA1磁场热处理条件(全程加磁热处理)下具有最小值。在此条件下磁芯矫顽力和铁损随着磁场强度增加而减小,当加磁电流为140 A时矫顽力具有最小值,为0.6 A/m,在0.2 T、20 kHz条件下测定其铁损也具有最小值1.6 W/kg,同时带厚20 μm磁芯在0.3 V、100 kHz条件下测定仍有高电感值,为13.8μH。因此,这类磁芯产品在横向磁场热处理条件下同时具备高电感和优异的软磁性能,将有利于拓宽纳米晶产品在高频条件下的应用前景。结构分析表明,磁场热处理条件下的纳米晶合金的晶化程度和平均晶粒尺寸并无明显变化,但在TFA1磁场热处理条件下磁芯合金晶粒尺寸均方差明显低于普通热处理条件,且随着加磁电流增加,其数值逐渐减小,在加磁电流140A时,晶粒尺寸均方差相对最低,说明晶粒更加细化且尺寸大小分布更集中。磁场热处理中施加磁场不影响纳米晶的形核机制,但能为晶核的形成提供附加能量,降低晶粒形核能和加速纳米晶的形核过程,因此加磁条件下晶粒尺寸分布更加均匀；同时横向磁场热处理条件能导致更高的感生各向异性和更简单的磁畴结构从而有效降低磁芯的矫顽力的最大磁导率。
【关键词】：纳米晶合金 横向磁场热处理 电感 磁性能 感生磁各向异性
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG132.271
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 软磁材料概述10-11
• 1.2 纳米晶合金软磁材料的发展及研究现状11-14
• 1.2.1 纳米晶合金软磁材料的发展12-13
• 1.2.2 纳米晶软磁材料的研究与应用现状13-14
• 1.3 纳米晶合金软磁材料的晶化机制和磁学理论14-19
• 1.3.1 纳米晶软磁材料的晶化机制14-16
• 1.3.2 纳米晶软磁材料的磁学理论16-19
• 1.4 磁场热处理方法简述19-20
• 1.5 论文的研究内容及意义20-22
• 第二章 实验方法22-31
• 2.1 样品制备22-24
• 2.1.1 非晶合金条带及磁芯制备22-23
• 2.1.2 磁芯横向磁场热处理过程23-24
• 2.2 性能表征及结构分析24-29
• 2.2.1 热学性能测定24-25
• 2.2.2 电感性能测定25
• 2.2.3 磁性能测定25-27
• 2.2.4 微观结构分析27-29
• 2.3 实验设计思路29-31
• 第三章 普通热处理对FeCuNbSiB纳米晶磁芯性能及微观结构影响的探究31-42
• 3.1 合金的热学性能和晶化行为分析31-33
• 3.2 普通热处理对磁芯性能的影响33-38
• 3.2.1 普通热处理条件对磁芯电感特性的影响34-35
• 3.2.2 普通热处理条件对磁芯磁性能的影响35-38
• 3.3 普通热处理条件下磁芯微观结构分析38-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第四章 磁场热处理对FeCuNbSiB纳米晶磁芯性能及微观结构影响的探究42-54
• 4.1 不同加磁阶段对磁芯性能的影响42-44
• 4.1.1 不同加磁阶段对磁芯电感特性的影响43
• 4.1.2 不同加磁阶段对磁芯磁性能的影响43-44
• 4.2 不同加磁电流对磁芯性能的影响44-48
• 4.2.1 不同加磁电流对磁芯电感特性的影响44-45
• 4.2.2 不同加磁电流对磁芯磁性能的影响45-48
• 4.3 横向磁场热处理条件下磁芯微观结构及性能影响机理分析48-53
• 4.3.1 横向磁场热处理条件对磁芯微观结构的影响48-50
• 4.3.2 横向磁场热处理对磁芯性能影响机理分析50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 结论54-56
• 参考文献56-61
• 致谢61-63
• 作者简介63

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