Nb、Cr添加對變壓器用鐵基非晶合金結構和性能的影響.pdf

1、鐵基非晶合金由于具有優(yōu)異的軟磁性能、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，已逐漸取代傳統(tǒng)的硅鋼片，廣泛應用于配電變壓器行業(yè)。然而，在實際使用過程中，鐵基非晶合金普遍存在大氣腐蝕現(xiàn)象，嚴重影響了其工業(yè)應用。為了解決鐵基非晶合金在實際使用過程中的腐蝕問題，本文以日立帶材（日本日立公司生產的鐵基非晶合金帶材）和國產帶材（國內某公司生產的鐵基非晶合金帶材）的名義成分——Fe79.5Si9.5B11為初始合金成分，通過Nb、Cr的微量摻雜，采用XRD和DSC檢測微觀結

2、構和熱學性能，VSM和直流B-H儀測量飽和磁感應強度和矯頑力，利用電化學實驗和浸泡實驗，結合SEM分析非晶合金的耐腐蝕性能和腐蝕機理，研究元素摻雜對非晶合金微觀結構和性能的影響，同時，制備得到兼具優(yōu)良耐腐蝕性能和優(yōu)異軟磁性能的鐵基非晶合金。研究工作主要包括:
　　(1)對比分析了日立帶材、國產帶材及實驗室制備的Fe79.5Si9.5B11非晶合金帶材的微觀結構、熱學性能、軟磁性能和耐腐蝕性能。研究發(fā)現(xiàn)日立帶材的耐腐蝕性能優(yōu)于國產帶

3、材。
　　(2)通過添加Nb元素制備出(Fe0.795Si0.095B0.11)100-xNbx(x=0，1，2，3，4，5 at.％)非晶合金帶材，研究了Nb添加對非晶合金的微觀結構、熱學性能、軟磁性能及耐腐蝕性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)Nb添加提高了非晶相的穩(wěn)定性并使非晶晶化過程變得復雜，降低了非晶合金帶材的飽和磁感應強度和矯頑力;(Fe0.795Si0.095B0.11)100-xNbx非晶合金帶材在0.1MNaOH溶液中有很強的耐

4、腐蝕性能，且Nb的含量對其在0.1M NaOH溶液中的耐腐蝕性能沒有顯著影響;Nb添加輕微提高了(Fe0.795Si0.095B0.11)100-xNbx非晶合金帶材在0.1MNaCl溶液中的耐腐蝕性能。
　　(3)通過添加Cr元素制備出(Fe0.795Si0.095B0.11)100-xCrx(x=0，1，2，3，4，5 at.％)非晶合金帶材，研究了Cr添加對非晶合金的微觀結構、熱學性能、軟磁性能及耐腐蝕性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)C

5、r添加抑制了(Fe0.795Si0.095B0.11)100-xCrx非晶合金的第二晶化峰對應相的析出，降低了其飽和磁感應強度和矯頑力;(Fe0.795Si0.095B0.11)100-xCrx非晶合金帶材在0.1MNaOH溶液中的耐腐蝕性能較強，且隨著Cr含量增加略有提高;Cr添加提高了(Fe0.795Si0.095B0.11)100-xCrx非晶合金帶材在0.1M NaCl溶液中的耐腐蝕性能，且當Cr含量≥5at.％時，耐腐蝕性能得

6、到顯著提升，在0.1M NaCl溶液中浸泡120h后的腐蝕速率僅為1.1×10-4g.m-2.h-1。
　　(4)通過Cr元素替換Fe元素，制備出Fe79.5-xSi9.5B11Crx(x=0，1，2，3，4，5，7，9，11at.％)非晶合金帶材，研究了Cr添加對非晶合金的微觀結構、熱學性能、軟磁性能和耐腐蝕性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)Cr的添加改變了Fe79.5-xSi9.5B11Crx非晶合金的晶化過程;添加Cr降低了非晶合金的飽和

7、磁感應強度和矯頑力;隨著Cr含量增加，F(xiàn)e79.5-xSi9.5B11Crx非晶合金帶材在0.1M NaOH溶液中的耐腐蝕性能略有提高;Cr添加提高了Fe79.5-xSi9.5B11Crx非晶合金帶材在0.1M NaCl溶液中的耐腐蝕性能，且當Cr含量≥5at.％時，耐腐蝕性能得到顯著提升。
　　(5) Nb、Cr元素添加后，非晶合金在NaCl溶液中有相似的腐蝕機理:發(fā)生腐蝕反應時，Nb、Cr從非晶基體向表面富集，在表面氧化膜中生

8、成具有保護作用的Nb或Cr的氧化物，提高了表面氧化膜的致密性和保護性，從而提高了耐腐蝕性能，而Cr的氧化物膜具有很強的抗點蝕能力，所以Cr對提高非晶合金的耐腐蝕性能有更明顯的作用。
　　(6)成功制備出兼具優(yōu)良耐腐蝕性能和優(yōu)異軟磁性能的非晶合金帶材:(Fe0.795Si0.095B0.11)98Nb2、(Fe0.795Si0.095B0.11)99Cr1和Fe78.5Si9.5B11Cr1，其飽和磁感應強度和去應力退火后的矯頑力分