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非晶变压器将不短路!王军强团队用精准调控解了非晶带材退火变脆难题(一)

日期:2019年3月19日 11:19

铁基非晶合金具有优异的软磁性能,在变压器、电抗器、磁放大器、开关电源等电磁器件中具有广泛应用前景。然而,淬态铁基非晶合金的软磁性能并不好,比如矫顽力较大、磁导率较低。这主要是因为淬态铁基非晶合金中存在内应力,磁弹耦合作用使得软磁性能变差。为了改善铁基非晶合金的软磁性能,需要降低或消除样品中的内应力。目前主要通过在玻璃转变温度附近退火加速原子弛豫,降低内应力从而改善软磁性能。但退火处理会恶化力学性能,导致非晶合金变脆,使得条带加工性能和器件稳定性变差。如何在改善磁性能的同时,保持良好的力学性能,对非晶合金的应用具有十分重要的意义。

退火过程主要是利用弛豫现象调控非晶合金性能,然而非晶合金中存在丰富的弛豫现象。不同弛豫模式之间也存在耦合作用。如何实现不同弛豫模式的精准调控对理解不同弛豫模式对性能的影响规律具有重要意义。

近期中科院宁波材料所宋丽建、何娜娜同学在王军强和霍军涛两位老师的指导下,利用高精度、超快升降温速率的闪速扫描量热仪,系统研究了不同合金体系在等温退火处理条件下的弛豫动力学行为。发现等温退火过程不是单一的弛豫模式,而是存在从β弛豫向弛豫的转变过程,如下图一所示。即低温短时间退火时,非晶合金经历β弛豫阶段,当退火温度足够高或者退火时间足够长则会触发弛豫行为。这种等温转变过程是排列疏松区域自由体积的湮灭使得原子协同运动增强引起的。这些结果表明可以实现非晶合金中不同弛豫模式的精准调控。

图一:弛豫激活能随着退火温度和退火时间的演化规律,存在从β弛豫向弛豫的转变过程。

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