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铁基超微晶铁芯的热处理方法

发表时间:2017-11-18

本发明属于非晶态合金或超微晶合金的热处理方法。主要适用于铁基超微晶铁芯,特别是大尺寸超微晶铁芯的热处理。

自从八十年代末期以来,超微晶合金的应用领域及用量迅速地不断扩大,特别是作为高频大功率逆变电源铁芯正广泛应用于新型焊机、切割机、程控交换机等高频电源中。此类电源功率较大,因而铁芯尺寸也较大。

超微晶合金是以非晶合金为原料(或为基础),经超微晶化热处理而成。经其热处理,使其非晶态组织晶化,产生纳米级尺寸的微细晶粒,获得所需的最佳性能。在超微晶化热处理中,最关键是控制超微晶化处理温度。在现有技术中,通常的超微晶化处理温度(T)控制在高于晶化温度Tx,低于化合相(结晶相)析出温度Tx’,因为低于Tx温度,不能形成超微晶,高于Tx’温度时,将析出化合物相,微晶晶粒粗化,导致磁性能严重恶化。为此,超微晶化处理在晶化温度Tx与化合物相析出温度Tx’之间的温度范围内进行,一般超微晶化处理温度在晶化温度Tx+(30~80℃)范围内进行。

上述温度范围只是一般情况下,超微晶化处理的参考温度。实际上,仅通过测量热处理炉的炉温来控制超微晶铁芯的最佳热处理温度是很困难的。因为非晶态合金在晶化转变时产生放热现象,对于大批量铁芯进行处理,由于非晶制备条件的差异,使其晶化放热量及放热速度、放热温升大小都很难预先测定,因此在超微晶化处理过程中,往往就由于晶化放热现象,使铁芯实际温度很突然地就超出预定的超微晶化处理温度,导致铁芯性能恶化。

为解决上述困难,日本专利平3-141615公开了一种适用于超微晶铁芯批量热处理的方法——二阶段热处理法。该方法通过将非晶铁芯在低于晶化温度数十度的温度下保温一段时间进行预处理,或在铁芯晶化放热时,使其与吸热体接触,以减小铁芯由于晶化放热导致温度超过最佳超微晶化温度,然后再升温至第二阶段——最佳超微晶化温度保温,之后随炉冷却。该方法提供了超微晶化铁芯批量处理时解决铁芯放热造成超温问题的基本思路,但在实际批量生产中也仍存在一些需要解决的问题,也即仍存在一些缺点,一是采用此方法使整个处理周期延长,第一阶段处理时间就达数小时之久,因此,导致生产率降低;更主要的问题是在第一阶段预处理温度不确定性。由于大批非晶带材在制备过程中,喷制时间较长,喷制期间条件的变化(如冷却辊辊温及带厚度的变化),将导致同一批制备的带材各段实际上是在不同的冷速下制成的,也就是说,非晶度有区别。由这种带材制成的铁芯,由于冷速差异导致在随后的超微晶化处理过程中铁芯开始放热温度及放热量的不确定,各批处理的铁芯尺寸的不同(主要指铁芯体积及比表面)、铁芯装炉量、环境温度、甚至所加保护气氛的种类(铁芯在氮气中处理比在氢气中的开始放热温度明显提高)等都将影响铁芯的放热...


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