退火工艺对FeSiBCuNb系合金软磁性能的影响研究

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Fe基非晶纳米晶合金因低的平均磁各向异性和磁致伸缩系数而具有优异的软磁性能。然而Fe基非晶纳米晶材料的磁导率随频率升高而迅速下降,无法满足电子元件实现高频化的需求,因此本文开展了不同热处理工艺对高频软磁性能的影响研究。本文采用常规氮气保护热处理、热等静压和磁场热处理等热处理技术研究不同退火温度对1K107系列非晶纳米晶合金的软磁性能进行改善。用X射线衍射仪、精密磁性元件测试仪和软磁交流设备测量了铁基非晶带材的晶体结构、磁芯的电感L和磁损耗Ps等软磁性能。综合分析得出以下结论:1)1K107C1、1K107C2、1K107C3、1K107D、1K107J带材磁芯的常规氮气保护热处理最佳退火温度分别为560℃、550℃、550℃、550℃、560℃,其低频(1 k Hz)有效磁导率最大值分别为147.1k、152.2k、139.4k、152.6k、123.6k,其高频(100 k Hz)有效磁导率最大值分别为11.5k、20.9k、24.2k、19.8k、16.1k,其中1K107C2和1K107D带材磁芯经过常规氮气保护热处理后具有最高的低频(1 k Hz)有效磁导率。2)1K107系列纳米晶磁芯经过二次横磁退火后,其低频有效磁导率降低,高频有效磁导率升高。1K107C1、1K107C2、1K107C3、1K107D带材磁芯的二次横磁热处理最佳退火温度分别为500℃、420℃、440℃、420℃,其低频(1 k Hz)有效磁导率分别为69.0k、95.7k、81.8k、75.7k,高频(100 k Hz)有效磁导率分别为24.2k、29.9k、31.5k、26.3k,其中1K107C3带材磁芯经过二次横磁退火后具有最高的高频(100 k Hz)有效磁导率。3)1K107C1、1K107J带材磁芯经过560℃常规氮气保护热处理后,其低频(1 k Hz)有效磁导率分别为147.1k、120.2k,其高频(100 k Hz)有效磁导率分别为11.6k、16.1k。然而经过560℃热等静压处理后,其低频(1 k Hz)有效磁导率分别为103.4k、131.7k;其高频(100 k Hz)有效磁导率分别为19.0k、13.4k。热等静压工艺可改善1K107C1合金的高频软磁性能。4)基于三种退火工艺对磁芯高频磁芯能的影响分析,1K107C1磁芯的最佳退火工艺为二次横磁热处理,其次为热等静压,工艺效果最差的是常规氮气热处理。1K107C1磁芯分别经过常规氮气热处理、热等静压、二次横磁热处理退火后,其高频(100 k Hz)有效磁导率分别为11.6k、19.0k、24.2k。但1K107C2和1K107C3带材磁芯经二次横磁场热处理后,其高频(100 k Hz)有效磁导率最高,分别达到29.9k和31.5k。5)经过常规氮气保护热处理的磁芯样品中,1K107C2和1K107C3纳米晶磁芯仅在低频时具有很好的抗应力性能,1K107C3和1K107D纳米晶磁芯仅在高频时具有很好的抗应力性能。1K107系列带材磁芯分别经过热等静压和二次横磁热处理后,在低高频均具有良好的抗应力性能。其中,二次横磁热处理为最佳退火工艺。
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