非晶材料的退火处理

djh088

非晶合金材料具有高饱和磁感应
强度、矫顽力小、损耗低的优点，运用
于电力变压器中，其高效、节能、环保
的效果已经被电力行业所认可。但在
2009年前，我国整个行业市场上非晶
合金变压器用的非晶合金带材，几乎
全部是日本的日立金属公司所生产。
2010年，我国安泰科技公司具有自主
知识产权的万吨级非晶合金带材生产
线建设投产，成为世界上第2家具有
万吨级非晶合金带材生产能力的制造
企业，彻底打破了非晶原材料依赖进
口的被动局面，加快了我国电力行业
低碳经济、绿色经济的发展和建设。

，热处理退火工艺是非晶合金铁心
整个制作过程中最关键也是最难控制
的工序，涉及的工艺要素也最多，包括
退火温度点、升温速度、降温速度、保
温时间、气氛保护、直流磁场大小、退
火炉的炉况要求等。

这里面的直流磁场是怎么形成的，请做过相应材料的大虾赐教啊。

djh088

stove 发表于 2012-9-29 06:28
看起来难度在熔化后快速冷却这个步骤上面，还请介绍一下退火工艺

此种磁性材料是很特殊的，是变压器
铁心的一种材料，大家都知道
变压器的铁心目前是以取向硅钢为主，
我们知道取向硅钢为晶体材料的。

非晶合金带材的特点是：带材非
常薄，硬度大，机械加工控制难度大，
且相关材料特性的离散性大。非晶合
金铁心的片间结构设计、使用条件设
计、质量计算，都跟非晶合金带材的
厚度、叠片系数、平整度、硼含量有着
密切的关系。铁心的结构设计合理与
否，不仅影响到生产制造技术，而且也
影响到批量生产的效率、铁心的质量
稳定性等问题。因此，合理、优化的结
构设计，是开发和推广国产化非晶合
金带材铁心的重要前提

(1)热处理退火温度
日立金属公司非晶合金带材
2605SA1的硼元素含量在2．4％以下，
铁心最佳的最高常规热处理退火温度
控制范围在340～355℃，甚至可以更
宽些。国产非晶合金带材1K101一A1的
硼含量在2．4％～2．5％，1K10卜A2的
硼含量在2．5％～2．6％，因此，铁心的
热处理退火温度适宜在370～380℃
之间。由于非晶合金带材经热处理退
火后呈脆性，退火温度越高，材料脆
性越强，因此，热处理后的铁心，在
搬运、吊装、储存、运输，以及变压
器装配过程中容易形成碎片。如碎
片控制不合理，这对变压器运行是
非常危险的。因此，适宜的铁心退
火温度，不仅要保证消除铁心的内
在应力，恢复其磁特性，而且要能
够尽量降低非晶合金带材的脆性，
减少在铁心后续操作中形成碎片
的风险。试验表明：国产非晶合金
带材铁心最终的退火温度控制在
375～380℃为最佳。

①保温时间
铁心到达最佳退火温度后，必要
的保温时间，对于调整铁心磁性能，尤
其是降低铁心的激磁功率起关键作
用。非晶合金铁心的热处理退火温度、
退火保温时间和铁心最终性能(单位
空载损耗和单位激磁功率水平)的关
系如图1所示。
单位空载损耗和单位激磁功率是
铁心的2个主要性能指标。单位空载
损耗大小，决定着非晶变压器最终的
空载损耗是否能符合变压器的空载损
耗标准；而单位激磁功率的大小，会
影响非晶合金变压器运行时的噪声水
平。以目前对非晶合金铁心热处理退
火工艺的研究，在整个退火过程中，经
过最佳退火温度后，铁心的单位空载
损耗随着退火温度的提高和退火时间
的延长而增大，但单位激磁功率仍随
着退火温度的提高和退火时间的延长
而降低。而且，铁心带材的脆性，也是
随着退火时间的增加、退火温度的提
高而增大。因此，铁心制造者必须根据
用户对铁心性能的要求，选择最佳的
退火温度和最适宜的保温时间。
② 气氛保护
非晶合金带材是铁基的合金材料，
铁的成分占了90％以上，因此，铁心在高
温热处理退火时很容易受温度和湿度
的影响而被氧化。铁心表面被氧化后，
除了表面有锈迹，更主要的是表面氧化
层会导致铁心的空载损耗明显增大。因
此，铁心在整个热处理退火过程中必须
采用气氛保护，减少和防止铁心表面被
氧化。与日立金属公司的非晶合金带材
相比，根据现有的试验数据，国产非晶
合金带材被氧化的程度更明显。因此，
国产非晶合金带材铁心在热处理时更
需加强气氛保护。目前常用的工艺保护
气体为氮气或氩气，保护气的纯度可根
据当地气候环境、湿度情况等选择。
③升温和降温速度
非晶合金铁心的升温速度和降温
速度，对铁心性能也有着重要影响。由
于铁心在批量生产时都是多个装载、
批次性热处理，所以，合理的升温和降
温速度，不仅影响非晶合金铁心的性
能结果，而且也影响到生产效率和生
产成本。
升温速度的快慢，会影响同炉次
非晶合金铁心的温度离散性，也会影
响到铁心性能的离散性，升温速度越
快，离散性越大。对比国产和进口非晶
合金带材铁心在升温过程中的情况，
进口非晶合金带材铁心在低温段的温
度离散性较小，但到达高温区时会增
大；而国产非晶合金带材铁心在到达
高温区并接近最佳退火温度点时的温
度离散性更小，几乎可以控制在3℃
之内。因此，在升温阶段，国产非晶合
金带材铁心可以直接进行快速升温，
而进口非晶合金带材铁心需要采用消
除温差的工艺。
降温速度的快慢，也直接影响铁
心的内在性能。试验证明：降温速度
快，对于降低铁心的空载损耗是有益
的，但同时会增大铁心的激磁功率。因
此，国产非晶合金带材铁心的最佳降温
速度，需根据热处理设备的特点、铁心
最终所要达到的性能指标来选择，这需
要一定的经验数据来支持，对于不同的
铁心制造者来说，这不会是唯一的。

④直流磁场
成型后的非晶合金铁心，在退火
时需附加直流磁场来改善其磁特性。
其原理是：将非晶合金铁心沿带材长
度方向放在磁场中，引起非晶合金带
材单轴各向异性的磁畴排列，以此获
得良好的磁畴取向。场强的大小，是改
善非晶合金铁心磁特性的关键。当采
用的场强大于非晶合金铁心材料磁性
能的最小饱和值时，该磁场不会对铁
心最终的磁特性产生有益或有害影
响。因此，铁心退火时常用的场强与非
晶合金材料磁性能的饱和值保持一致
或略大即可。
由于成分、电磁特性等不同，国产
与进口非晶合金带材铁心退火时的场
强有明显差异。试验表明：进口非晶合
金带材铁心退火时的场强为800A／m，
或磁场电流大小在500～800A，可
保证退火时铁心材料饱和；而国产
非晶合金带材铁心退火时的场强需
2000A／m左右，或磁场电流大小在
1400A时可保证退火时铁心材料饱
和，才能达到最佳的退火效果。



从上面的退火工艺中可以看出来，退火时这个直流磁场
缺一不可。。。。

djh088

非晶材料是十二五的一项重头戏啊，这是钢铁研究总院旗下的安泰科技最先在国内弄出来的，现在在国内也有很多厂家能够做了，但是产量仍然不高，质量不稳定，非晶材料最先有日本的一家公司弄出来，质量也最为可靠。大家可以关注一下这方面的技术啊。。。。

stove

在日常生活中人们接触的材料一般有两种：一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。所谓晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料, 一般的金属，其内部原子排列有序，都属于晶态材料。科学家发现，金属在熔化后，内部原子处于活跃状态。一但金属开始冷却，原子就会随着温度的下降，而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，形成晶体。如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了，由此就产生了非晶态合金,制备非晶态合金采用的正是一种快速凝固的工艺。将处于熔融状态的高温液体喷射到高速旋转的冷却辊上。合金液以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将1300℃的合金液降到室温，形成非晶带材。

看起来难度在熔化后快速冷却这个步骤上面，还请介绍一下退火工艺

空余恨

以前从未接触过，看了上述文章，受益匪浅。

真理发源地

djh088 发表于 2012-9-29 00:09
此种磁性材料是很特殊的，是变压器
铁心的一种材料，大家都知道
变压器的铁心目前是以取向硅钢为主，

非晶合金铁心的热处理退火温度、退火保温时间和铁心最终性能(单位空载损耗和单位激磁功率水平)的关系如图1所示。楼主能否将此关系图上传上来，谢了~