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非晶配电变压器铁芯合金材料种类
  我们根据原子排列方式把物质划分为晶体和非晶体两类。物质里面的原子排列是整齐有序的叫做晶体;物质的原子排列是混乱的叫做非晶体。通常情况下,金属及合金在从液体凝固成固体时,原子总是从液体的混乱排列转变成整齐的排列,即成为晶体。但是,如果金属或合金的凝固速度非常快(例如用每秒高达一百万度的冷却速率将铁-硼合金熔体凝固),原子来不及整齐排列便被冻结住了,最终的原子排列方式类似于液体,是混乱的,这就是非晶合金(又称为金属玻璃)。我们可以将非晶配电变压器铁芯合金材分为以下几个种类。
  1、铁基非晶合金
  铁基非晶合金:主要元素是铁、硅、硼、碳、磷等。它们的特点是磁性强、磁导率、激磁电流和铁损等软磁性能优于硅钢片,价格便宜,最适合替代硅钢片,特别是铁损低(为取向硅钢片的1/3-1/5),代替硅钢做配电变压器可降低铁损60-70%。铁基非晶合金的带材厚度为0.03毫米左右,广泛应用于中低频变压器的铁心,例如配电变压器、中频变压器、大功率电感、电抗器等。
  2、铁镍基非晶合金
  铁镍基非晶合金:主要由铁、镍、硅、硼、磷等组成,它们的磁性比较弱,价格较贵,但磁导率比较高,可以代替硅钢片或者坡莫合金,用作高要求的中低频变压器铁心,例如漏电开关互感器。
  3、钴基非晶合金
  钴基非晶合金:由钴和硅、硼等组成,有时为了获得某些特殊的性能还添加其它元素,由于含钴,它们价格很贵,磁性较弱,但磁导率极高,一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感等,替代坡莫合金和铁氧体。
  4、纳米(超微晶)软磁合金材料
  由于非晶合金中原子的排列是混乱无序的这种特殊结构,使得非晶合金具有一些独特的性质。所以,以前的非晶合金在使用时,必须保证它们处于非晶态。一般的非晶合金存在着发生晶化的可能性,一旦在晶化温度以上退火,材料内部的原子排列就变成了有序的,也就是说成为晶体,而且晶粒组织很粗大,这时非晶合金原有的磁性能就会丧失。因此,一般的非晶合金都要在非晶状态下使用。但是,自从八十年代末,日本的吉泽克仁等发现,含有Cu和Nb的铁基非晶合金在晶化温度以上退火时,会形成非常细小的晶粒组织,晶粒尺寸仅有10-20纳米。这时材料磁性能不仅不恶化,反而非常优良。这种非晶合金经过特殊的晶化退火而形成的晶态材料称为纳米晶合金(以前也曾称为超微晶合金)。
  铁基纳米晶合金由铁、硅、硼和少量的铜、钼、铌等组成,其中铜和铌是获得纳米晶结构必不可少的元素。它们首先被制成非晶带材,然后经过适当退火,形成微晶和非晶的混合组织。这种材料虽然便宜,但磁性能极好,几乎能够和非晶合金中最好的钴基非晶合金相媲美,但是却不含有昂贵的钴,是工业和民用中高频变压器、互感器、电感的理想材料,也是坡莫合金和铁氧体的换代产品。
 

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