本发明专利技术公开了一种非晶和／或纳米晶铁心的应力热处理装置及方法，该装置包括至少一个绕制非晶和／或纳米晶合金带铁心的组合式内芯，所述组合式内芯由互相匹配的第一半芯（１）和第二半芯（２）组成，所述两个半芯可沿切割面（６）进行滑移，使得该组合式内芯的有效外周长是可调整的。在热处理时可以通过外力来施加张应力，也可以利用非晶相向纳米晶相转变的相变体积收缩产生应力使纳米晶合金铁心自施加应力，产生蠕变单轴各项异性并得到扁平的磁滞回线；通过调整不同的滑动角α分别满足纳米晶合金、非晶合金铁心的热处理工艺要求并获得相应的磁性能。本发明专利技术具有简单、节能、热处理设备简化的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精密合金热处理
，具体涉及一种非晶和/或纳米晶铁心的应 力热处理装置，进一步涉及通过热处理时施加应力而产生蠕变各向异性，产生合适大小和 方向的单轴各向异性来调整铁心的磁性能的方法。
技术介绍
非晶和纳米晶合金软磁材料是近20年发展起来的新型软磁材料，该合金已经取 代了大部分高M含量的M-Fe坡莫软磁合金，在一些硅钢和铁氧体不能胜任新应用领域得 到越来越多的应用。2010年世界范围内的总产销量达到10万吨，中国约使用4万吨。这类 软磁合金磁性能优异，制造工艺流程短，制造和使用过程节能且对环境友好，在能源和环保 问题日益突出的当今和未来阶段，这种新材料将会得到人们更多的关注和喜爱。目前这类材料大部分以20 40微米厚薄带的形式生产和使用，不同宽度的带材 可以直接制备，或制备宽带再剪切分条获得窄带。一般带材绕制成铁心必需要经过热处理 来提高磁性能。为更有效地调整材料的磁滞回线，经常采用磁场热处理的办法，即在热处 理时施加磁场来调整磁滞回线。比如通过热处理时施加横向磁场来获得扁平磁滞回线； 或通过施加纵向磁场来获得方形磁滞回线等。磁场热处理调整磁滞回线的原理是磁场热 处理可以产生单轴磁各向异性。由于应用条件的多样性，大部分情况下都需要通过施加不 同方向和大小的磁场，以获得不同方向和大小的单轴磁各向异性，来得到相应的磁滞回线 形状和需要的磁性能。中国专利申请No. 200910039582. 3 “在横向磁场下软磁卷绕铁心的 热处理设备及方法”提供一种采用永磁体产生横向磁场的热处理装置；本申请人的中国专 利ZL96106793. 4 “软磁铁芯元件及其制造方法”介绍了一种采用横向磁场调整铁心磁滞回 线形状的热处理方法。由于磁场热处理需要有比较强的磁场发生器，这使磁场热处理设备 庞大而复杂，而且还需要铜线圈和大电流来产生磁场，这需要使用大量铜，还要浪费大量电 能，使得热处理的成本很高。或者通过大块的永磁体来产生磁场，但是永磁体又受到磁场范 围和工作温度的限制，因此目前永磁体施加磁场热处理的方法还没有得到普遍应用。研究发现，在非晶和纳米晶软磁合金材料中，无论在非晶态、纳米晶态以及两相混 合态下保温热处理、还是在非晶态向纳米晶态转变的热处理过程中，应力都将产生相应的 蠕变感生磁各向异性，这种磁各向异性是单轴的。也就是说这类材料在应力热处理过程中， 应力除了通过磁滞伸缩耦合产生磁各向异性外，还可以通过机械蠕变变形来感生磁各向异 性。这种单轴各向异性的数量级很大，超过由磁场感生的单轴磁各向异性。本专利技术就是利 用这种原理制造非晶和纳米晶合金软磁铁心。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种性能优异的非晶和(或)纳米晶软磁合金带绕铁心， 在热处理时对铁心施加应力，以产生相应的蠕变单轴磁各向异性，通过各向异性调整铁心 材料本身的磁滞回线形状，达到大幅度调整铁心的磁性能的目的。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案—种非晶和/或纳米晶铁心的应力热处理装置，包括绕制非晶和/或纳米晶合金 带铁心的组合式内芯，该装置包括至少一个组合式内芯，所述组合式内芯由互相匹配的第 一半芯1和第二半芯2组成，所述两个半芯可沿切割面6进行滑移，使得该组合式内芯的有 效外周长是可调整的。第一半芯1和第二半芯2的接触面为一个平面的切割面6，所述切割面6通过整体 内芯的几何中心并与内芯的轴线成一个滑动角α。两个半芯通过沿切割面6进行滑移，使得整个组合式内芯的有效外周长可以调 鹌iF. ο组合式内芯的滑动角α为3° 75°。在进行由非晶转化为纳米晶合金的张应力退火时，该装置包括一个或多个组合式 内芯，每对内芯的第一半芯和第二半芯互相固定，其滑动角α为3° 10°，使得退火结束 时顺利将铁心和内芯分离。在进行纳米晶合金铁心去应力退火时，对于内径大于IOOmm的铁心，退火开始时 组合式内芯的滑动角α为45° 75°，同时组合式内芯的高度高出铁心8 30mm以上， 使得随退火产生的张应力作用于两个半芯，两个半芯受到挤压沿着切割面6滑动，内芯的 有效外周长减小，以避免相变体积收缩在铁心中产生张应力。在进行非晶态合金铁心消除应力退火时，将合金薄带分别绕制在多个层叠布置的 组合式内芯上，各个组合式内芯的滑动角α为15° 40°，第一半芯1两两平面接触，对 应的两个第二半芯2的平面互相隔开，第二半芯2端部平面伸出绕制铁心和第一半芯1组 成的平面8 30mm，在相邻两铁心之间有一个金属垫圈5支撑。一种非晶和/或纳米晶铁心的应力热处理方法，是将所述非晶和/或纳米晶铁心 的合金薄带绕制在至少一个组合式内芯上，热处理时通过所述组合式内芯与铁心的相互作 用对铁心施加张应力或吸收铁心产生的张应力；所述组合式内芯由互相匹配的第一半芯1 和第二半芯2组成，所述两个半芯沿切割面6可进行滑移，使得该组合式内芯的有效外周长 是可调整的。张应力的施加，是通过以下的方法实现的a)在进行由非晶转化为纳米晶合金的张应力退火时，将合金薄带绕制在一个或多 个组合式内芯上，其中每对内芯的第一半芯和第二半芯互相锁定，利用相变时铁心产生的 体积收缩，内芯与铁心的相互作用实现内芯给铁心施加张应力，其滑动角α为3° 10°， 使得退火结束时顺利将铁心和内芯分离；b)在进行非晶态合金铁心消除应力退火时，铁芯无体积收缩，将合金薄带分别绕 制在多个层叠布置的组合式内芯上，各个组合式内芯的滑动角α为15° 40°，两个相邻 的第一半芯1端面相互靠紧，对应的两个第二半芯2的端平面互相隔开，第二半芯2端部平 面伸出绕制铁心的端平面8 30mm，在相邻两铁心之间有一个金属垫圈5支撑。在退火时对铁心的上下端面施加轴向压力F。张应力的吸收，是对纳米晶合金铁心进行无应力退火时，对于内径大于IOOmm的 铁心，退火开始时组合式内芯的有效外周长大于该内芯原始周长的2% 4%，滑动角α为 45° 75°，同时组合式内芯一个半芯端面高出铁心端面8 30mm以上，使得随着退火产生的张应力作用于两个半芯，两个半芯受到挤压沿着切割面6滑动，内芯的有效外周长减 小，避免相变体积收缩产生的张应力。经该应力热处理后的铁心具有直流磁性能是直流磁导率μ = 200 100000， 饱和磁感Bs = 1. 0 1. 7Τ ；具有的交流磁性能是在f = 20KHz, Bm = 0. 5T下，损耗值 P5720K 彡 40w/kg, 一般在 25 35w/kg，磁导率 μ = μ i+i μ 2，其中μ ！ = 100 30000，μ 2 =200 40000。本专利技术提出的技术解决方案重点包括以下几个方面1、纳米晶合金带绕铁心的张应力热处理，张应力由相变产生的体积收缩引起，不 需要额外施加机械力。纳米晶合金是指含有特定元素的非晶合金，如含有01、他^0、1^、肚、21~、￥、1等中 的至少一种，以Fe为基并含Si和/或B的合金，用急冷方法制成20 40微米厚的非晶态 合金，再于晶化温度以上进行热处理，获得纳米级细小的α-Fe(Si)晶粒相和残余非晶相 的混合结构的一类软磁合金。其微观结构为在体积百分数30%左右的非晶合金基体上分布 着15 50nm数量级的细小Q-Fe(Si)晶粒。非晶态到晶态的转变属于一级固态相变，相变 时化本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非晶和／或纳米晶铁心的应力热处理装置，包括绕制非晶和／或纳米晶合金带铁心的组合式内芯，其特征在于：该装置包括至少一个组合式内芯，所述组合式内芯由互相匹配的第一半芯（１）和第二半芯（２）组成，所述两个半芯可沿切割面（６）进行滑移，使得该组合式内芯的有效外周长是可调整的。
【技术特征摘要】
一种非晶和/或纳米晶铁心的应力热处理装置，包括绕制非晶和/或纳米晶合金带铁心的组合式内芯，其特征在于该装置包括至少一个组合式内芯，所述组合式内芯由互相匹配的第一半芯(1)和第二半芯(2)组成，所述两个半芯可沿切割面(6)进行滑移，使得该组合式内芯的有效外周长是可调整的。2.如权利要求1所述的应力热处理装置，其特征在于所述第一半芯(1)和第二半芯 (2)的接触面为一个平面的切割面(6)，所述切割面(6)通过整体内芯的几何中心并与内芯 的轴线成一个滑动角α。3.如权利要求2所述的应力热处理装置，其特征在于所述两个半芯通过沿切割面(6) 进行滑移，使得整个组合式内芯的有效外周长可以调整。4.如权利要求2所述的应力热处理装置，其特征在于所述组合式内芯的滑动角α为 3° 75°。5.如权利要求3所述的应力热处理装置，其特征在于在进行由非晶转化为纳米晶合 金的张应力退火时，该装置包括一个或多个组合式内芯，每对内芯的第一半芯和第二半芯 互相固定，其滑动角α为3° 10°，使得退火结束时顺利将铁心和内芯分离。6.如权利要求3所述的应力热处理装置，其特征在于在进行纳米晶合金铁心去应力 退火时，对于内径大于IOOmm的铁心，退火开始时组合式内芯的滑动角α为45° 75°， 同时组合式内芯的高度高出铁心8 30mm以上，使得随退火产生的张应力作用于两个半 芯，两个半芯受到挤压沿着切割面(6)滑动，内芯的有效外周长减小，以避免相变体积收缩 在铁心中产生张应力。7.如权利要求3所述的应力热处理装置，其特征在于在进行非晶态合金铁心消除应 力退火时，将合金薄带分别绕制在多个层叠布置的组合式内芯上，各个组合式内芯的滑动 角α为15° 40°，第一半芯(1)两两平面接触，对应的两个第二半芯(2)的平面互相隔 开，第二半芯(2)端部平面伸出绕制铁心和第一半芯(1)组成的平面8 30mm，在相邻两铁 心之间有一个金属垫圈(5)支撑。8.一种非晶和/或纳米晶铁心的应力热处理方法，是将所述非晶和/或纳米晶铁心的 合金薄带绕制在至少一个组合式内芯上，其特征在于热处理时通过所述组合式内芯与铁 心的相互作用对...
【专利技术属性】
技术研发人员：王立军，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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