文摘
熔融纺丝方法已广泛应用于工业制造Fe-based非晶/纳米晶体的丝带。相比Fe-based非晶/纳米晶合金、铁- 6.5 wt % Si高硅钢是低成本,比较优秀的软磁性。由于更高的熔点和缺乏过冷液体的地区制造的fe - 6.5 wt % Si丝带是非常困难的,只有在实验室规模。在本文中,我们报告的大规模制造fe - 6.5 wt % Si丝带是成功和微观结构,有序结构,机械和软磁性的丝带。由于快速凝固速度,丝带的超细颗粒,和低程度的秩序和表现出某种程度上的弯曲和拉伸延性。热处理后,优秀的软磁性。由于近零磁致伸缩,丝带承诺用于电气设备与高频率,低噪音是必需的。
1。介绍
fe - 6.5 wt % Si合金具有良好的软磁性能(1),但在室温下很脆弱由于有序结构的形成2- - - - - -4]。很难制造这种合金薄板受传统冷轧方法很容易发生裂缝(5]。温暖、冷轧方法开发过程中逐步提高延性,但整个过程是复杂的6- - - - - -8]。有几种其他方法避免室温脆性区开发,如化学气相沉积(CVD) (9],喷雾形成[10,11),直接粉末轧制(DPR) [12)、浸渍和扩散退火(13]。这些方法没有成功的行业除了在日本JFE超级CVD过程产生的核心。
快速淬火使用单排从融化也被应用于生产fe - 6.5 wt % Si合金丝带(14- - - - - -17]。小样品宽度5 ~ 25毫米成功。微观结构和机械和磁性进行调查。由于规模有限的丝带,快速淬火并没有成功的行业。而非晶态Fe-based丝带、铁- 6.5 wt % Si合金更难以迅速淬火成连续的丝带。丝带的宽度和长度限制阻碍了熔融纺丝的应用方法。在这篇文章中,我们报告成功制造广泛和持续丝带捏造单排的熔融纺丝。有序结构对机械产生至关重要的影响和磁性的合金,从而调查。
2。实验
原材料的fe - 6.5 wt % Si合金被融化的电解铁和金属硅在介质在真空感应炉。对熔融纺丝,合金锭是装载在石英管与喷嘴30毫米长,高频感应加热融化。熔融合金被驱逐的铜轮借助高压氩气在石英管和宽丝带与快速凝固形成。一组实验条件如辊转速、喷射压力和熔化温度调整生产的丝带。表面淬火状态的丝带被观察到的扫描电子显微镜(SEM,蔡司上55)。弯曲延性估计丝带到180°弯曲和纵向观察带状弯曲后的微观结构光学显微镜(OM,恩斯特Leitz则Wetzlar)。有序结构研究了淬火状态的丝带的透射电子显微镜(TEM,杰姆- 2010),双射流抛光的90%冰醋酸溶液和10%的高氯酸应用。四辊轧机是用于冷轧淬火状态的丝带。英斯特朗5969拉力试验机拉伸测试是使用在室温下的应变率10−3年代−1。交流磁特性进行了随后的热处理淬火状态的丝带在真空和采用粉是用来防止粘连带以前报道的6]。
3所示。结果与讨论
生产的丝带单排熔体纺丝图所示1,一个连续的伤口与30毫米磁带身高和体重5公斤。连续丝带有统一的边缘,表现出良好的表面质量和金属光泽外观。丝带的厚度从20岁到40岁不等μm主要由喷嘴的距离控制铜轮,当其他参数是固定的,如车轮速度、空气压力、液体温度。
直接观察的表面淬火状态的丝带的SEM图所示2。超细颗粒中获得淬火状态的丝带,直径从0.5到5μm。由于快速冷却和凝固速率、晶体成核速率的流动性很大,而横向生长的晶体是被禁止的。
(一)
(b)
丝带可以弯曲成一定的形状。没有发现裂纹弯曲地区即使在弯曲成180°,如图3。优秀的弯曲延性保证丝带可以盘绕成磁带。
(一)
(b)
丝带淬火后的组织图所示4。从衍射模式,发现B2点存在,虽然强度微弱,而D03点几乎不存在。根据图4(一),我们可以看到,B2有序结构的形成阻碍,但不完全禁止快速淬火,D0,3,排序变换的快速凝固过程中是完全禁止的。由于散裂的铜轮快速淬火后,丝带弯曲和变形。在图4 (b)我们可以看到,超级混乱纠结的和一致的。
(一)
(b)
由于快速淬火后良好的延性,丝带可以冷轧和淬火状态的冷轧后如图所示5,包括表面的丝带,表面接触铜轮和自由表面。冷滚压后,表面的粗糙度提高,这有助于提高纹理因子,从而可以提高软磁性。
(一)
(b)
丝带的淬火状态的冷轧后,拉伸工程应力-应变曲线如图6。发现淬火状态的丝带表现出优良的拉伸延性的约1%,这是很好的对于这个脆弱的合金。冷轧后,屈服应力增加而增加减少,而延性的丝带减少。由于加工硬化,屈服应力的增加和延性大幅减少。
热处理后(1100°C / h,炉内冷却),交流磁性的丝带在图所示7相比,超薄表由冷轧(6和心血管疾病18)方法。发现,频率低于10 kHz,这项工作的核心损失高一点还是一样好那些由冷轧和CVD过程。频率大于10 kHz,铁的损失远远低于冷轧或CVD表。丝带至关重要的核心损失带的厚度和他们的组织。薄厚度有利于减小涡流损耗在高频率,和熔体纺丝丝带更适合用于高频率。
通过适当的熔体纺丝过程的控制,连续丝带与统一的边缘是捏造出来的,表现出良好的表面质量,可以卷成大型磁带。丝带的厚度从20岁到40岁不等μ米,丝带的宽度是30毫米。由于快速冷却速率,从而快速凝固速率、熔体纺丝丝带在横向的超细颗粒,直径从0.5到5μm如图2,同时观察到柱状颗粒通过丝带的厚度,长度可能是30μ米的厚度,如图3 (b)。与颗粒直径10毫米的25公斤锭,晶粒尺寸显著下降。快速冷却速率也有助于阻碍合金命令转换。房间这种合金的脆性是归因于B2和D0的外观3命令在这个阶段合金(3,5]。在更高的温度下,合金的A2结构和热轧相当韧性。单排快速淬火有助于阻碍转换A2和B2和禁止命令转换D0 B23,转换发生在750°C和600°C,分别为(19]。脆性是来自这个合金的有序结构,特别是从B2和D0的混合物3有序结构,快速淬火有助于提高延性。弯曲和拉伸实验如图3,5,6表明,淬火状态的丝带有良好的室温延性,可以弯曲180°弯曲裂缝,可能是冷轧35%减少,并可能被张力可塑性变形。的延展性的丝带保证连续快速淬火可以盘绕成大规模的磁带。热处理后,迅速淬火丝带显示良好的软磁性能的超薄表由冷轧和CVD过程甚至更好的软磁性更高频率10 kHz。
4所示。结论
(1)制造的fe - 6.5 wt % Si丝带30毫米宽使用单排快速淬火方法是成功的。连续丝带有统一的边缘,具有良好的表面质量,可以卷成大规模的磁带。(2)由于快速凝固速度,超细颗粒熔融纺丝后得到。同时,有序结构转变B2受阻,D0的有序结构3是被禁止的。淬火状态的丝带展览优秀的弯曲和拉伸延性。(3)适当的热处理后,可获得出色的交流磁性淬火状态的丝带,与冷轧生产的超薄表或CVD过程。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
主要的金融支持中国国家基础研究发展计划(973计划,没有。2011 cb606304),中国自然科学基金会(没有。51301019),基础研究基金为中央大学(没有。频- tp - 14 - 099 - a2)和国家重点实验室先进的金属和材料(没有。2014 z-23)。