Nb、Cr添加對(duì)變壓器用鐵基非晶合金結(jié)構(gòu)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(shì)，已逐漸取代傳統(tǒng)的硅鋼片，廣泛應(yīng)用于配電變壓器行業(yè)。然而，在實(shí)際使用過(guò)程中，鐵基非晶合金普遍存在大氣腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了其工業(yè)應(yīng)用。為了解決鐵基非晶合金在實(shí)際使用過(guò)程中的腐蝕問(wèn)題，本文以日立帶材（日本日立公司生產(chǎn)的鐵基非晶合金帶材）和國(guó)產(chǎn)帶材（國(guó)內(nèi)某公司生產(chǎn)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(guò)Nb、Cr的微量摻雜，采用XRD和DSC檢測(cè)微觀結(jié)

2、構(gòu)和熱學(xué)性能，VSM和直流B-H儀測(cè)量飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和矯頑力，利用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)和浸泡實(shí)驗(yàn)，結(jié)合SEM分析非晶合金的耐腐蝕性能和腐蝕機(jī)理，研究元素?fù)诫s對(duì)非晶合金微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響，同時(shí)，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(duì)比分析了日立帶材、國(guó)產(chǎn)帶材及實(shí)驗(yàn)室制備的Fe79.5Si9.5B11非晶合金帶材的微觀結(jié)構(gòu)、熱學(xué)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(guó)產(chǎn)帶

3、材。
　　(2)通過(guò)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(duì)非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)、熱學(xué)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(guò)程變得復(fù)雜，降低了非晶合金帶材的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)的耐

4、腐蝕性能，且Nb的含量對(duì)其在0.1M NaOH溶液中的耐腐蝕性能沒(méi)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(guò)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(duì)非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)、熱學(xué)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(duì)應(yīng)相的析出，降低了其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)，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(dāng)Cr含量≥5at.％時(shí)，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(guò)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(duì)非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)、熱學(xué)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(guò)程;添加Cr降低了非晶合金的飽和

7、磁感應(yīng)強(qiáng)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(dāng)Cr含量≥5at.％時(shí)，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(jī)理:發(fā)生腐蝕反應(yīng)時(shí)，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(hù)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(hù)性，從而提高了耐腐蝕性能，而Cr的氧化物膜具有很強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕能力，所以Cr對(duì)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(yīng)強(qiáng)度和去應(yīng)力退火后的矯頑力分