fezrb系非晶纳米晶合金软磁性能的研究及其在逆变器上应用论文.pdf

ADissertationSubmitted toGuangdong University of Technology fortheDegree ofMaster ofEngineering Science ic Properties ofFeZrB--base Amorphous and Nanocrystalline Alloys and ItsApplication inPV nverter :Muzhu Chen Supervisor: Chen June 2013 School ofMaterials andEnergy Guangdong University ofTechnology ,,51 0006 摘要摘要本文利用单铜辊甩带法制备FeZrB系非晶合金带材,采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、振动样品磁强计以及精密磁性器件分析仪研究合金带材的晶相结构和软磁性能。在FeZrBCu合金中添Nb,探索了Nb/Zr的原子含量比对 FeZrBCu合金的晶相结构与软磁性能的影响;微量Ni替代FeZrBNb合金中Fe, 研究其对FeZrBNb合金的晶相结构与软磁性能的变化规律;以及探索采用Fe基 1K107纳米晶带材制备逆变器输出差模滤波电感的可行性。得到以下结论: (7吖)B4CulNbx(x=O,1,2,3,4)合金带材中,Nb:Zr含量比提高会减弱带材的非晶形成能力, 其原子含量比应小于3:4;适当提高Nb含量(x<3at.%) 可以使合金的一级晶化起始温度TXl升高,并且增大一级与二级晶化起始温度之间的差值△Tx,有利于拓宽合金的退火温区,改善退火态合金的软磁性能与热稳定性;合金带材经550℃保温退火30min后,晶化析出0【.Fe磁晶相, 适当提高成分中Nb的含量,可以抑制退火过程中c【.Fe晶粒的过生长,减小晶粒尺寸,从而减小带材的矫顽力。其中,Fe88Zr484Cu】Nb3合金带材经580。C 保温退火30min后可获得较好的软磁性能:,初始磁导率№,; (86_x)Zr2Nb2BloNix(x=O,1,3,5)合金带材中,带材的非晶形成能力随Ni:Fe 含量比提高而增强;合金的一级晶化起始温度T。l随Ni含量提高而明显升高, 但一级与二级晶化起始温度之间的差值AT。却出现先降后升的现象。其中, Fe85Nb2Zr2810Nil合金带材在低于550。C条件下进行退火,带材中析出单一的 0【.Fe磁晶相,晶粒大小随退火温度Ta的升高而缓慢增大,但不超过23nm, 带材的矫顽力H。与有效磁导率№(测试频率为lkHz)都未出现恶化,在520。C 的温度点,带材能获得相对较好的软磁性能,矫顽力H。,有效磁导率№,比饱和磁化强度M。,带材所制磁芯在Bm 为180mT和频率为300kHz的高频条件下所测得损耗不超过10w/m3;一旦退火温度达到第二级晶化起始温度T)【2以上,如600℃,带材中将开始有Fe2B 化合物析出,同时,c【.Fe晶粒开始粗化,晶粒大小达到50nm以上,带材的广东工业大学硕士学位论文软磁性能出现明显恶化,高频条件下的损耗也明显增大; ,但磁导率随直流偏置与频率变化的稳定性很差,导致其不适合直接应用到逆变器输出差模滤波电路,需要将其开气隙,利用气息改善磁芯的磁导率的随直流偏置与频率变化的稳定性,提高电感的储能容量; ,Fe基纳米晶带材磁芯所制各的电感随直流偏置与频率变化的稳定性大大改善,在逆变器输出滤波电路中能正常工作,输出工频正弦波电压。但相对铁硅铝磁粉芯电感,其输出正弦波的总谐波失真变大。 ,用铜量与磁芯体积相对于铁硅铝磁芯明显减少,,铁硅铝磁粉芯用铜量是开气隙带材磁芯的 ,而磁芯体积比却高达5倍,。关键词:FeZrB非晶纳米晶合金;非晶形成能力;软磁性能;逆变器;差模滤波电感 ABSTRACT AB STRACT Inthisarticle,FeZrB—base amorphous alloy ribbons were prepared by single rollermelt-spinning method,crystal structures and ic properties of amorphous andnanocrystalline ribbons have been inv