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Comparación de aleaciones amorfas y nanocristalinas

Comparación de aleaciones amorfas y nanocristalinas

2022-01-18

Las aleaciones amorfas basadas en hierro compiten con el acero al silicio en los campos de frecuencia industrial y frecuencia media. En comparación con el acero al silicio, la aleación amorfa a base de hierro tiene las siguientes ventajas y desventajas.

1) La densidad de flujo magnético saturado BS de la aleación amorfa a base de hierro es menor que la del acero al silicio

Sin embargo, en el mismo BM, la pérdida de aleación amorfa basada en Fe es menor que la del acero al 3% de silicio de 0,23 mm de espesor. En general, se cree que la razón de la baja pérdida es el espesor delgado y la alta resistividad de la tira de aleación amorfa a base de hierro. Este es sólo un aspecto. La razón principal es que la aleación amorfa a base de hierro es amorfa, la disposición atómica es aleatoria, no hay anisotropía magnetocristalina causada por la disposición direccional atómica y no hay límite de grano que cause deformación local y compensación de composición. Por lo tanto, la barrera de energía que obstaculiza el movimiento de la pared del dominio y la rotación del momento magnético es muy pequeña, con un magnetismo suave sin precedentes, por lo que tiene alta permeabilidad, baja coercitividad y baja pérdida.

2) El coeficiente de llenado del núcleo de aleación amorfa a base de Fe es de 0,84 ~ 0,86

3) Densidad de flujo magnético de trabajo del núcleo de aleación amorfa a base de Fe

1,35 t ~ 1,40 t, 1,6 t ~ 1,7 t para acero al silicio. El peso del transformador de frecuencia de potencia de aleación amorfa a base de hierro es aproximadamente el 130% del peso del transformador de frecuencia de potencia de acero al silicio. Sin embargo, incluso si el peso es pesado, la pérdida de aleación amorfa a base de hierro para transformadores de frecuencia de potencia con la misma capacidad es 70% ~ 80% menor que la del acero al silicio.

4) Considerando la pérdida, el precio total de evaluación es 89%

5) La capacidad de la aleación amorfa basada en hierro para resistir la distorsión de la forma de onda de potencia es más fuerte que la del acero al silicio.

Ahora, la prueba de pérdida de material del núcleo magnético del transformador de potencia de frecuencia industrial se lleva a cabo bajo un voltaje de onda sinusoidal con una distorsión inferior al 2%. La distorsión real de la red eléctrica de frecuencia de potencia es del 5%. En este caso, la pérdida de aleación amorfa a base de hierro aumenta al 106% y la del acero al silicio aumenta al 123%. Si el armónico de alto orden es grande y la distorsión es del 75 % (como un transformador rectificador de frecuencia de potencia), la pérdida de aleación amorfa a base de hierro aumenta al 160 % y la pérdida de acero al silicio aumenta a más del 300 %. Muestra que la aleación amorfa basada en Fe tiene una mejor resistencia a la distorsión de la forma de onda de potencia que el acero al silicio.

6) El coeficiente magnetoestrictivo de la aleación amorfa basada en Fe es grande

Es 3 ~ 5 veces mayor que el acero al silicio. Por lo tanto, el ruido del transformador de frecuencia de potencia de aleación amorfa a base de hierro es el 120% del del transformador de frecuencia de potencia de acero al silicio, que es 3 ~ 5dB más grande.

7) El precio de la tira de aleación amorfa a base de Fe es el 150 % del precio del acero al silicio orientado de 0,23 mm al 3 %.

En el mercado actual, se trata de un 40 % de acero al silicio orientado de 0,15 mm al 3 % (después de un tratamiento especial).

8) La temperatura de recocido de la aleación amorfa a base de Fe es más baja que la del acero al silicio

La temperatura de recocido de la aleación amorfa a base de hierro es más baja que la del acero al silicio, y el consumo de energía es pequeño, y el núcleo magnético de la aleación amorfa a base de hierro generalmente es fabricado por fabricantes especiales. Los núcleos magnéticos de acero al silicio generalmente son fabricados por fabricantes de transformadores. De acuerdo con la comparación anterior, siempre que alcance una cierta escala de producción, la aleación amorfa a base de hierro reemplazará algunos mercados de acero al silicio en transformadores electrónicos dentro del rango de frecuencia de potencia. En el rango de frecuencia media de 400 Hz a 10 kHz, incluso si aparecen nuevas variedades de acero al silicio, la aleación amorfa a base de hierro seguirá reemplazando a la mayoría de los mercados de acero al silicio con un espesor de menos de 0,15 mm. Vale la pena señalar que Japón está desarrollando vigorosamente la aleación amorfa FEMB y la aleación nanocristalina. Su BS puede alcanzar 1,7 ~ 1,8 T, y la pérdida es inferior al 50 % de la aleación amorfa FeSiB existente. Si se utiliza en un transformador electrónico de frecuencia de potencia, la densidad de flujo magnético de trabajo puede alcanzar más de 1,5 T, mientras que la pérdida es solo del 10 % al 15 % del transformador de frecuencia de potencia de acero al silicio, será un competidor más poderoso de la potencia de acero al silicio transformador de frecuencia Se espera que Japón pruebe con éxito la producción del transformador de frecuencia de potencia de aleación amorfa FEMB y lo ponga en producción en 2005.

Las aleaciones nanocristalinas amorfas compiten con la ferrita blanda en el campo de la media y alta frecuencia. En un transformador electrónico de 10kHz a 50KHz, la densidad de flujo magnético de trabajo de la aleación nanocristalina a base de hierro puede alcanzar 0.5T y la pérdida P0.05 5/20K ≤ 25W/kg, por lo que tiene ventajas obvias en transformadores electrónicos de alta potencia. En un transformador electrónico de 50 kHz a 100 kHz, la pérdida de aleación nanocristalina a base de hierro es P0.05 2 / 100k es 30 ~ 75W / kg, la aleación amorfa a base de Fe P0.05 2 / 100k es 30W / kg, que puede reemplazar algunos mercados de ferrita.


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