第一篇：非晶切割鐵芯項目工作總結

9月1日前非晶切割鐵芯項目工作總結

一、設備配置情況

1.購進非晶帶材分條機1部，配套刀具6套（規(guī)格可覆蓋25.30.35.40尚欠50規(guī)格）每班可分條0.2-0.3噸。每部機每月可生產15噸左右（2班）（尚差帶材分卷機，目前只用人工分卷）。

2.鐵芯卷繞機：自制恒張力鐵芯卷鐵貢共3部，己投入使用1部，平均3-5分鐘可卷鐵一個，每小時可完成12-20只/部，3部機每天可繞1000只左右（2班20小時）3部每月可生產30000只左右。

3.退火設備：①目前暫時采用S13真空退火爐，通過改進加入測溫控制及相應爐架加以解決（每個爐架可裝45mm100只，一爐可裝360只，每班可退火一爐，每天可退三爐共1080只）。

② 自制充氮快速冷卻裝置，解決退火問題，目前己完成一個后續(xù)批產時需再加工2個，就目前退火后測試結果，該爐退火性能和加熱均勻性很好。4.浸漆設備：購進真空壓力浸漆設備一套，能滿足每月40000個產能設備8月17日剛到貨，己安裝并投入使用，絕緣漆己到貨1000kg（可滿足40000只/月產能）5.烘漆設備：暫用原來電力非晶退火爐作烘漆爐用，待產能上來后再考慮購買專業(yè)烘箱（但由于風機大，易揚灰導致產品外觀易出現問題）。

6.切割設備：己購進水冷砂輪切割機3臺，正常使用每天2班倒，使用可切割AMCC100（50-60只/天）3臺機可滿足4500-5000只/月產能，切割工序是瓶頸同，尚需添置很多臺。研磨設備：己購進水磨砂帶機1部，供切割整形用，視切割質量情況再決定是否添置。

7.包裝設備：己購進抽真空打包機1臺，購進包裝袋2000只。8.檢測設備：己購進非晶軟磁材料動態(tài)測試儀一臺（套），作產品抽測和樣品檢測用，（產能上來后100%在線測試則需再考慮添置）。另外電感值測試裝置也應列入考慮范圍。

二、工裝準備

① 己準備好5款規(guī)格鐵芯撐模（斜模）各200套尚需加工500套。② 改裝好脫模機1部，設計了脫模工裝，未加工完。③ 加工好卷繞圓模五種規(guī)格各5套。④ 加工切割芯模各5套。⑤ 加工好切割夾具3套。

⑥ 加工好退火定形夾具20套，己完成8套。退火爐架一個（可裝120只AMCC鐵芯）。⑦ 加工好冷卻裝置1套及測溫裝置2套。⑧ 加工研磨專用夾具五種規(guī)格各5套。⑨ 加工烘漆專用定型夾具10套。（完成4套，還需加工40套）⑩ 加工切割冷卻過濾水箱1個。? 設計浸漆吊籃及滴漆架。.? 設計沖片、加工切割墊片。

三、工藝研發(fā)進展

前期利用己到設備和部分己有替代設備進行工藝和樣品的試驗，具體情況如下： ① 利用原配電力非晶放卷機，采有人工方法，解決非晶帶材的逐張分卷工藝。

② 經過培訓和的反復摸索，解決非晶分條機的調刀對刀難技術問題，非晶分條機順利投產使用，同時解決非晶邊廢料的收卷問題，解決材料利用率問題（每邊出邊料3.5mm）.③ 自制卷鐵芯機，采用恒張力張緊機構和接近開關自動停機，解決鐵芯外徑尺寸和重量一致性問題，卷繞效率高，完成1臺投入使用，另2臺正在調試中。

④ 設計組合式斜模，這現圓形鐵芯撐成矩形鐵芯，其中圓形卷繞模和組合斜模相配合，解決撐開后鐵芯的松緊度問題。

⑤ 設計出退火裝夾的料盤裝置，實現多個鐵芯小批裝夾退火，實現鐵芯尺寸控制。⑥ 退火爐架配合，解決退火的溫度均勻性問題和退火爐的空間利用問題以及實現快速冷卻工藝和節(jié)約氮氣用量。⑦ 測溫監(jiān)溫裝置：通過在真空爐加裝自制監(jiān)溫裝置，實現鐵芯退火多點中心溫度的監(jiān)測，摸索最佳的退火工藝。

⑧ 真空壓力浸漆設備己到，尚需進行試驗，雖對浸漬用漆己試用幾次，但對采用真空壓力浸漆工藝后有待進一步摸索。

⑨ 設計出浸漆后烘干時鐵芯的裝夾裝置，解決鐵芯在烘漆過程容易發(fā)生定形不準確的和端面不整齊問題。利用現在退火爐，解決烘漆問題，減少前期設備投入，設計出專用的浸漆吊籃，盡量減少掛漆量，節(jié)約成本。

⑩ 設計出芯模退模工裝，解決熱脫模難操作問題，提高退模效率和效果，減少退模質量問題。

? 設計切割專用夾鉗臺，實現鐵芯的快速裝夾和定位，提高切割效率，設計切割專用芯模，減少切割墊片的尺寸，減少切割耗材。

? 設計專用的研磨夾具，解決鐵芯極易在研磨過程變形造成報廢的問題，設計專用過濾水箱，充分利用自配防銹水，降低成本。

? 設計專用整形剝片工具，提高剝片的效率和效果，開發(fā)二次浸漆工藝和端面防銹處理工藝，解決非晶易生銹的問題，提高產品外觀質量。

四、現狀說明

① 目前己實現25mm、35mm、45mm、50mm四款鐵芯樣品的試制，己送樣（每款5只）給深圳一家公司。客戶反應性能基本能達到要求。② 樣品性能檢測：能達到燕秦樣品性能。③ 外觀：

①外觀尚比其它廠家樣品相對差些，這與樣品每個工序都進行測試，導致樣品端面發(fā)暗有關，同時烘漆爐風機吹力大，在端面易粘有灰塵也影響外觀。

②切割后端面有暗豎條，與其它廠家相比，端面質量有待提高浸漆工藝尚需改進。

③人員都處在學習和培訓階段，操作不嫻熟也影響外觀質量。

現在生產切割鐵芯的整個工藝過程基本可以實現小批試產水平，真空壓力浸漆設備安裝調試完畢后可實現小批試產。

④ 很多工藝細節(jié)現在還無法深入，肯定還有很多未出現的技術問題需要解決。

五、生產情況及人員配置：

① 分條工序己步進正常生產，平均每班可分條300kg左右。② 人員配置8人，可實現小批試產。

③ 分卷己完成20噸左右，己分條有4噸左右，供上海1.7噸。

第二篇：非晶合金鐵芯配電變壓器性能簡介

非晶合金鐵芯配電變壓器性能簡介

2005年國務院發(fā)出了《關于做好建設節(jié)約型社會近期工作的通知》，2006年《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》中提出：“全面落實科學發(fā)展觀，加快經濟增長方式轉變，建設資源節(jié)約型、環(huán)境又好型社會，實現可持續(xù)發(fā)展?！辈⒁螅骸皬娀茉垂?jié)約和高效利用的政策導向，加大節(jié)能力度。通過優(yōu)化產業(yè)結構特別是降低高耗能產業(yè)比重，實現結構節(jié)能；通過開發(fā)推廣節(jié)能技術，實現技術節(jié)能。”《國家電網公司農網“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃綱要》明確要求：繼續(xù)加強農網建設，調整網絡布局，優(yōu)化網絡結構，提高電網供電能力、提高農網整體裝備技術水平、提高供電質量和供電可靠性；加強“四新”技術和產品的研究開發(fā)與推廣應用。一次設備建設中，大力推廣節(jié)能型、環(huán)保型配電變壓器，提高農網節(jié)能降損水平。積極推廣應用節(jié)能、降損、環(huán)保技術，淘汰高耗能變壓器。中壓線損率降到9%以下，低壓線損率降到11%及以下，10kV母線功率因數達到0.95以上的目標。

我國自1998年開始打規(guī)模城鄉(xiāng)電網建設與改造以來大力推廣應用S9型節(jié)能配變，停止生產S7型配變并淘汰電網中的“64”、“73”系列高耗能配變，對降低電網線損起到

了積極的作用。據統(tǒng)計目前線損率已下降到7.71%。但仍高出國際先進國家1—2個百分點。降低配變的損耗，提高供配電系統(tǒng)的效率，仍是目前世界各國關注的問題。在整個供電系統(tǒng)中，配電變壓器所占比重最大，改進其性能，降低損耗指標，對電力系統(tǒng)節(jié)能、提高系統(tǒng)可靠性具有重要的意義。

非晶合金鐵芯變壓器采用新材料、新技術、新結構、新工藝，作為一種新型節(jié)能配電設備，特別是其具有的低空載損耗特性，備受電力系統(tǒng)及用戶的關注。

我公司生產的非晶合金變壓器具有以下特點：

我公司主要生產SBH15-M型系列非晶合金鐵芯配電變壓器。

1.材料特點

電力變壓器傳統(tǒng)的鐵芯制造技術是以硅鋼片為基本材料，在降低變壓器自身損耗上，無論任何國家及制造廠商，均是以選用優(yōu)質硅鋼片為先決條件來降低變壓器自身損耗，來提高電能的轉換能力。

隨著原材料制造工業(yè)的技術發(fā)展，目前變壓器制造行業(yè)，尤其是配網使用的小型變壓器，制造廠家開始采用非晶合金為鐵芯制造材料的變壓器。我們所說的非晶合金，是指一種采用特殊的超快速致冷工藝加工而成的金屬材料，由于材料生產工藝的限制，一般均為帶材。

非晶合金在其制造過程中采用了超急冷凝固的技術，使得在材料的微觀結構中，金屬原子在從液體（鋼水）固化成固體的過程中，原子來不及排列成常規(guī)的晶體結構就被固化。這種原子結構無序排列的狀態(tài)即稱為非晶態(tài)，由此生產而成的材料被成為非晶合金。非晶合金材料具有非常優(yōu)異的導磁性能，它的去磁與被磁化過程極易完成，較硅鋼材料鐵芯損耗大大降低，達到高效節(jié)能效果。因而作為一種極其優(yōu)良的導磁材料被引入變壓器等需要磁路的產品中。采用非晶合金制造成變壓器鐵芯，并組裝成的變壓器，即稱為非晶合金變壓器或非晶合金鐵芯變壓器。

2.環(huán)保特點

選用非晶合金為鐵芯的變壓器，其顯著特點就是節(jié)能和環(huán)保。首先在環(huán)保方面，經技術檢測，當非晶合金鐵芯用于油浸變壓器時可有效減排CO、SO、NO等有害氣體，對大氣污染程度降低，所以可以稱其為21世紀電力產品中的“綠色產品”。其次，非晶合金變壓器最顯著的特點是空載損耗很低，節(jié)能效果明顯。由于非晶合金材料具有優(yōu)越的導磁性，更易于以極少能耗磁化或消磁。因此非晶合金變壓器的空載損耗遠遠低于傳統(tǒng)變壓器。以我公司生產的315kVA非晶合金變壓器為例，非晶合金變壓器和S9型傳統(tǒng)變壓器的空載損耗分別為170W和670W。非晶合金變壓器的空載損耗比S9型傳統(tǒng)變壓器降低75%左右，節(jié)能效果非常顯著。對于公路、城市基礎設施及住宅小區(qū)等電力負荷波動較大的領域，非晶合金變壓器的節(jié)能效益更加明顯。由于節(jié)能

效果顯著，可節(jié)省大量的電廠投資，減少發(fā)電燃料的消耗，從而減少對大氣環(huán)境的污染。

3.綜合成本特點

由于非晶合金變壓器采?昧誦虜牧稀⑿錄際?，工覎鋮矙熏跪此其铂狗价格较船钩变研M髀愿擼話惚韌禿糯潮溲蠱鞲?30%左右；但由于其節(jié)能效果顯著，運營成本較低，所以其綜合使用成本較傳統(tǒng)變壓器低。以500kVA的非晶合金變壓器與常用的S9型變壓器相比，非晶合金變壓器每臺每年可節(jié)約電能6832.8kWh，一年節(jié)約電費5207元。雖然非晶合金變壓器比S9型變壓器價格高20%—30%左右，但所增加的成本，可在該變壓器運行的2~3年內全部回收。

4.結構性能特點

非晶合金變壓器采用全密封式結構，可延緩變壓器油和絕緣紙的老化，不僅結構緊湊，而且具有運行效率高、免維護的優(yōu)點。還增加了農網偏僻地區(qū)變壓器的防盜性能。非晶合金變壓器由于損耗低、發(fā)熱少、溫升低，故運行性能非常穩(wěn)定。

山西晉能置信電氣有限公司

第三篇：非晶合金變壓器分析

在變壓器制造中，非晶合金材料將逐步取代傳統(tǒng)的硅鋼片鐵芯變壓器制造技術，成為新一代節(jié)能降耗產品。這對提高電網自身電能質量，降低損耗，最大限度利用能源轉換，降耗節(jié)能，增加電力企業(yè)活力，將有不可估量的作用。非晶合金變壓器的特點

1.1 材料特點

電力變壓器傳統(tǒng)的鐵芯制造技術是以硅鋼片為基本材料，在降低變壓器自身損耗上，無論任何國家及制造廠商，均是以選用優(yōu)質硅鋼片為先決條件來降低變壓器自身損耗，來提高電能的轉換能力。

隨著原材料制造工業(yè)的技術發(fā)展，目前變壓器制造行業(yè)，尤其是配網使用的小型變壓器，制造廠家開始采用非晶合金為鐵芯制造材料的變壓器。通常所說的非晶合金，是指一種采用特殊的超快速致冷工藝加工而成的金屬材料，由于材料生產工藝的限制，一般均為帶材。

非晶合金在其制造過程中采用了超急冷凝固的技術，使得在材料的微觀結構中，金屬原子在從液體（鋼水）固化成固體的過程中，原子來不及排列成常規(guī)的晶體結構就被固化。這種原子結構無序排列的狀態(tài)即稱為非晶態(tài)，由此生產而成的材料被成為非晶合金。

非晶合金材料被發(fā)現具有非常優(yōu)異的導磁性能，它的去磁與被磁化過程極易完成，較硅鋼材料鐵芯損耗大大降低，達到高效節(jié)能效果。因而作為一種極其優(yōu)良的導磁材料被引入變壓器等需要磁路的產品中。采用非晶合金制造成變壓器鐵芯，并組裝成的變壓器，即稱為非晶合金變壓器或非晶合金鐵芯變壓器。

1.2 環(huán)保特點

選用非晶合金為鐵芯的變壓器，其顯著特點就是節(jié)能和環(huán)保。首先在環(huán)保方面，經技術檢測，當非晶合金鐵芯用于油浸變壓器時可有效減排CO、SO、NO等有害氣體，對大氣污染程度降低，所以可以稱其為21世紀電力產品中的“綠色產品”。其次，非晶合金變壓器最顯著的特點是空載損耗很低，節(jié)能效果明顯。由于非晶合金材料具有優(yōu)越的導磁性，更易于以極少能耗磁化或消磁。因此非晶合金變壓器的空載損耗遠遠低于傳統(tǒng)變壓器。以SEC公司（美國超導能源公司）生產的500kVA非晶合金變壓器為例，非晶合金變壓器和S9型變壓器的空載損耗分別為190W和900W。非晶合金變壓器的空載損耗僅為S9型變壓器的20%左右，節(jié)能效果非常顯著。對于公路、城市基礎設施及住宅小區(qū)等電力負荷波動較大的領域，非晶合金變壓器的節(jié)能效益更加明顯。由于節(jié)能效果顯著，可節(jié)省大量的電廠投資，減少發(fā)電燃料的消耗，從而減少對大氣環(huán)境的污染。

1.3 綜合成本特點

由于非晶合金變壓器采用了新材料新技術，工藝復雜，因此其產品價格較傳

統(tǒng)變壓器高，一般比同型號傳統(tǒng)變壓器高30%左右；但由于其節(jié)能效果顯著，運營成本較低，所以其綜合使用成本較傳統(tǒng)變壓器低。以500kVA的非晶合金變壓器與常用的S9型變壓器相比，非晶合金變壓器每臺每年可節(jié)約電能6832.8kWh，一年節(jié)約電費5207元（現北京城區(qū)商用電電價為0.762元/kWh）。雖然非晶合金變壓器比S9型變壓器價格高30%左右，但所增加的成本，可在該變壓器運行的3~5年內全部回收。

1.4 結構性能特點

非晶合金變壓器采用全密封式結構，可延緩變壓器油和絕緣紙的老化，不僅結構緊湊，而且具有運行效率高、免維護的優(yōu)點。非晶合金變壓器由于損耗低、發(fā)熱少、溫升低，故運行性能非常穩(wěn)定。非晶合金變壓器低壓繞組為箔繞式，損耗低、抗短路能力強、結構先進合理。變壓器的聯結組別采用Dyn11，可減少諧波對電網的影響，改善供電質量，提高供電可靠性。非晶合金變壓器節(jié)能效益分析

非晶合金變壓器與S9系列變壓器相比，其主要損耗的降低取決于空載損耗的大幅度降低。

2.1 年節(jié)電費用比較

通過直接比較兩種變壓器的年空載損耗成本，來計算年節(jié)電費用，可簡單直觀地體現非晶合金變壓器的節(jié)能效益?，F以400kVA、500kVA和800kV的10kV變壓器為例來進行兩種能耗對比，見表1。

表1 非晶合金變壓器電費節(jié)約比較

由表1可見，非晶合金變壓器的電費節(jié)約效益顯著，以500kVA為例，假設非晶合金變壓器的售價比S9貴1.8萬元/臺，每年節(jié)約的電費是5207元，簡單計算，購買非晶合金變壓器多增的投資，靜態(tài)回收期是3.8年，即多增的投資，在產品運行3.8年后，即可通過少支付電費的節(jié)約來回收。按產品使用期20年計算，在剩余的16.2年中共可節(jié)約電費76480元，幾乎可以新購一臺變壓器。如果當地的電費超過0.70元/kWh，則節(jié)能效益更顯著。

北京市電力公司城區(qū)供電公司配網運行592座開閉站（配電室、箱變），運

行變壓器為1131臺，總容量906890kVA。在運行的變壓器中，型號多為S7/S8/S9形式。運行負載率在1%以下為79臺；運行負載率在1%～50%為1014臺；負載率在50%以上為38臺。變壓器空載損耗是非常大的。如果采用非晶合金變壓器，降低設備空載損耗，對降低線損和提高公司經濟效益，意義將十分重大。

2.2 考慮無功分量和負載率時節(jié)約能耗估算

當變壓器運行時，不同的負載率有所不同，年運行能耗也不同，以200kVA和500kVA兩個容量比較，非晶合金變壓器與S9硅鋼變壓器的性能參數和年運行能耗，見表2。

表2 非晶合金變壓器節(jié)能效果比較表

注：假設無功當量系數取0.1kW/kvar；年平均負載系數按0.35，年運行時間按8760h計算。

從表2可知，一臺500kVA的非晶合金變壓器運行一年后，比S9硅鋼變壓器節(jié)約能耗約9.4MWh，按0.7625元/kWh計算，每年可節(jié)約電費7167.5元。

2.3 性價比測算

總擁有費用法（簡稱TOC法）是一種評價變壓器能耗和價格合理性比較全面的性價比評估方法，在國外的變壓器采購評估中被廣泛使用。它是根據綜合比較變壓器價格和能耗水平的原則，按照總擁有費用最低來選擇變壓器。

當非晶合金變壓器的售價是S9變壓器的1.3倍時，TOC法測算的非晶變壓器性價比仍比S9高10.3%。

2.4 投資價差回收

非晶合金變壓器的空載損耗較S9降低80%左右，假設其價格僅比S9系列平均高出30%，其負載損耗與S9變壓器相等。當不考慮投資的貨幣時間價值，采用靜態(tài)投資回收期計算法進行計算，可得出在不同負載率情況下，多增投資可在多長時間內回收。

以500kVA為例，經計算其節(jié)能效益與投資效益見表3：

表3 按500kVA變壓器為例的節(jié)能效益和投資效益

2.5 投資價差回收年限計算

投資價差回收年限，一般有靜態(tài)和動態(tài)計算方法。

靜態(tài)投資回收期：不考慮投資的貨幣時間價值。

動態(tài)投資回收期：考慮投資的貨幣時間價值，將現在投資及未來收益均以資金的折現率折為現值。此法計算復雜，要涉及通貨膨脹率、資金銀行利率、折現率等，因此不確定因素多?，F采用靜態(tài)投資回收期計算法。

假設500kVAS9硅鋼變壓器的售價為8萬元，對應非晶合金變壓器的售價高30%，則兩者的售價差價是24000元：

在負載率β＝20%時，非晶合金變壓器投資的回收年限為3.1（年）；

在負載率β＝75%時，非晶合金變壓器投資的回收年限為3.1（年）。

國家《關于節(jié)約能源基本建設項目可行性研究的暫行規(guī)定》中指出：計算投資回收年限一般不應超過5年，最長不超過7年，按政策規(guī)定，非晶合金變壓器比S9變壓器多投資的部分，均在政策規(guī)定的年限內收回，因此推廣應用非晶合金變壓器，符合國家節(jié)約能源的政策導向。非晶合金變壓器在電力市場的發(fā)展現狀

3.1 非晶合金變壓器的發(fā)展過程

非晶合金變壓器是在20世紀80年代初由美國開始研發(fā)生產的，當時美國認識到非晶合金變壓器對電力線路節(jié)約能源損耗的巨大潛能，由美國電力委員會組織了GE公司、霍尼韋爾公司、美國超導能源公司、美國南方電力公司等八大相關機構，聯合對非晶合金變壓器產品的商業(yè)化運作設計、制造、運行等環(huán)節(jié)，進行技術研發(fā)和實際運行可靠性驗證，至20世

紀90年代初，歷時10年獲得成功，于是非晶變壓器開始了真正的規(guī)?；虡I(yè)化經營。

至今，規(guī)?；a已近20年，目前在全世界范圍內被廣泛推崇，其中美國、加拿大、墨西哥、日本、印度、韓國等國家和臺灣地區(qū)均有大量非晶合金變壓器在掛網運行。特別是在日本，政府鑒于節(jié)約能源對國家發(fā)展的重要性，該國從2000年開始逐步提高非晶合金變壓器的上網比例，到2005年時，日本已規(guī)定所有配變必須使用非晶合金變壓器，在配電領域徹底淘汰相對高耗能的硅鋼變壓器。

中國從1998年開始批量生產，應用至今約有幾萬臺非晶合金變壓器掛網運行，容量自5kVA至1600kVA，產品形式包括箱式變電站和配變，最近幾年，鑒于國家對節(jié)能減排的重視，非晶合金變壓器的使用量呈爆發(fā)式快速上升趨勢。

3.2 非晶合金變壓器在國內市場的應用現狀

在國內，由于非晶合金變壓器的售價相對硅鋼變壓器要高，使其總的使用量受到限制，但近幾年，有兩個因素促使它的使用量快速提高。首先是由于銅價和硅鋼的價格飛速上漲，而非晶合金材料的價格基本維持不變，同時實現規(guī)?；a后產品成本的降低，使得兩者的售價差距迅速縮小，非晶合金變壓器稍高于常規(guī)變壓器的價格已被市場接受；其次是國家對節(jié)能環(huán)保問題的重視，使得一些有能力和有預見的地區(qū)率先大規(guī)模采用。目前已大批量采用的地區(qū)有上海、江蘇、浙江等，另有許多地區(qū)正處于批量應用和運行評估階段，如東北、寧夏、山西、云南、廣東、福建等。其中需要特別指出的是江蘇省電力公司，他們內部規(guī)劃今后新上線路和改造線路，非晶合金變壓器的使用量不得少于30%，2008年的非晶合金變壓器的招標數量達到為2萬多臺，已走在了全國前列。

3.3 非晶合金變壓器的生產狀況

目前國內市場中聲稱能生產非晶合金變壓器的生產廠家多達幾十家，但真正能實現規(guī)?；可a的廠家其實并不多。其中大部分的生產廠家均為原先的硅鋼變壓器生產廠家，其采購了非晶合金鐵芯后，套用改進原來的硅鋼變壓器生產技術進行生產，導致產品的質量穩(wěn)定性有欠缺，對非晶合金變壓器的市場形象造成了不利影響。

其實，非晶合金變壓器的設計生產技術有它的特殊性，非晶合金材料和晶體化的硅鋼材料在某些材料特性上完全不同，因而兩種產品的設計加工技術也有很大的不同。

3.4 非晶合金變壓器的市場趨向

3.4.1 經濟背景

隨著國民經濟的高速增長，國內電力工業(yè)得到蓬勃發(fā)展，并可預見在未來的20年內電力市場仍將保持高速發(fā)展的態(tài)勢。非晶合金變壓器作為一種高效節(jié)能的產品，在20世紀90年代已經逐步引入電力市場，隨著它作為一種新產品被市場逐漸的認知，到2000年已經有一些廠家規(guī)模化生產，但由于非晶合金變壓器的材料成本比常規(guī)變壓器的材料成本高很多，約束了它的大規(guī)模推廣。自2004年以來，常規(guī)硅鋼片材料和銅材的價格暴漲，而非晶合金的價格保持在原位，使得兩者的價格差大幅度縮小，從而激發(fā)了非晶變壓器的銷售量大幅上

升。更為重要的是，除了成本原因外，國家在經濟發(fā)展政策中提出了“能耗/GDP”的考核指標，這表示國家在產業(yè)政策中將大力推行節(jié)能產品的應用。非晶合金變壓器作為一種高效節(jié)能的產品，已引起了國家發(fā)改委和電力部門的高度重視。江蘇省、上海市和浙江省等經濟發(fā)達地區(qū)，以及電力供應不足地區(qū)已進入大批量采用階段。

3.4.2 政策背景

目前國家已著手解決電力結構性矛盾，改變過去“重發(fā)、輕供”的傾向，正重點發(fā)展電網建設，加快城鄉(xiāng)電網改造，堅決淘汰掉那些低效、高耗、性能落后、安全性差的設施，努力發(fā)展節(jié)能型的電氣設備。非晶合金變壓器高效節(jié)能的顯著優(yōu)點，為電力市場提供了一種良好的選擇。

由于政府十分重視節(jié)約能源和環(huán)境保護。20世紀80年代中期，政府強制性地采用S7系列配電變壓器，在全國范圍內淘汰正在電網運行的JB1300-73和JB500-64標準的高能耗變壓器。從1998年開始，政府又不惜代價地在全國推行兩網改造，用S9系列配電變壓器取代S7系列變壓器。這先后兩次全國大規(guī)模的更新換代，新產品僅比老產品降低空載損耗約8%～15％，可見國家在節(jié)約能源、環(huán)境保護方面的決心是很大的。非晶合金變壓器其空載損耗僅為S9系列的20％，其節(jié)能效果已引起了國家有關部門的高度重視，不排除會強行推廣的可能性。

第四篇：大塊非晶合金的研究進展

先進材料進展

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大塊非晶合金的研究進展

摘 要 本文簡述了大塊非晶合金的發(fā)展過程和該領域的最新研究進展,并從成分結構條件、熱力學條件、動力學

條件等方面闡述了大塊非晶合金的形成機制,介紹了目前常用的制備方法、大塊非晶合金優(yōu)異的性能和應用前景.關鍵詞

大塊非晶合金，形成機制，制備，性能，應用

THE RESEARCH PROGRESS OF BULK METALLIK GLASSES

ABSTRACT The development history and the research status of bulk amorphous alloys are int roduced ,and method of preparation is discussed in detail1 The forming mechanisms in terms of st ructure , thermodynamics and kinetics are described.The good properties and application of the bulk amorphous materials are also summarized.KEY WORDS bulk amorphous alloys，forming mechanisms，preparation，properties , application

大塊非晶合金是相對于傳統(tǒng)的低維非晶材料(非晶粉、絲、薄帶等)而言的,具有較大的三維幾何尺寸。固態(tài)時原子在三維空間呈拓撲無序排列,表現為短程有序、長程無序,呈亞穩(wěn)態(tài)結構,而且在一定溫度范圍內還可以相對穩(wěn)定地保持這種結構。大塊非晶合金是一種高性能的結構材料,也是極具潛力的功能材料。大塊非晶合金的發(fā)展歷程

關于非晶態(tài)合金的首次報道是在1938 年,Kramen 通過蒸發(fā)沉積在玻璃冷基底上[1 ,2 ]發(fā)現了非晶態(tài)金屬薄膜 ；1951 年,Brenner 等用電沉積法制備出了Ni-P 及Co-P 非晶合金,主要用于做耐磨和耐腐蝕涂層;1958 年, Tumbull 等人通過對氧化物玻璃、陶瓷玻璃和金屬玻璃的相似性的分析,確定了液態(tài)過冷對非晶形成的影響,預言了合成非晶的可能性,揭開了非晶研究的序幕；1960 年,Duwez 等采用熔體急冷法首先制得了Au70 Si30 非晶薄帶,由于他從工藝上突破了制備非晶態(tài)金屬和合金的方法,因而標志著非晶態(tài)合金這一新材料研究領域的啟動。后來, Turnbull、陳鶴壽等人在Duwez 小組制備的Au-Si 和Pd-Si , Pd-Cu-Si 非晶合金中證實了玻璃轉變的存在。Turnbull 先前提出的抑制過冷液體形

核的理論作為非晶形成能力的判據被證明是有效的,而且是迄今為止最有效的判據之一。1969 年陳鶴壽等將含有貴金屬元素Pd 的具有較高非晶形成能力的合金(Pd-Au-Si，Pd-Ag-Si 等),通過B2O3 反復除雜精煉,得到了直徑1 mm 的球狀非晶合金樣品;1989 年日本東北大學的Inoue 等通過水淬法和銅模鑄造法制備出毫米級的La-Al-Ni 大塊非晶合金;20 世紀90 年代初,T.Masumoto 和A.Inoue 等發(fā)現了具有極低臨界冷速的多元合金系列,通過控制非均質形核的工藝,可在實驗室里直接從液相獲得大塊非晶合金;1994 年,根據非晶形成的三項經驗法則設計出了一系列的大塊非晶合金;1997 年以來,日本東北大學的范滄和井上明久等研究發(fā)現,在三元Zr 基(Zr-Cu-Al)合金系中分別加人Pd、Ti、Ni、Nb 等元素均可得到一系列的大塊非晶合金;2000 年以來,A.Inoue 等進一步對大塊非晶合金的形成機制、結構、機械強度、化學特性、磁性和應用展開了廣泛的研究。2008 年大阪大學的Take shi Nagase , Koichi Kinoshita 和Yukichi Umakoshi 等研究了鋯基非晶合金在醫(yī)用材料上的應用,通過研究發(fā)現采用鋯基非晶合金制備的醫(yī)用材料具有高的強度和熱穩(wěn)定性,同時具有良好的延展性,將其彎曲180°也不斷裂,是一種具有潛力的功能材料[3 ]。先進材料進展

國內外研究現狀

我國對非晶合金的研究從1976 年開始,國家科委一直將非晶合金的研究、開發(fā)、產業(yè)化列入重大科技攻關項目?！熬盼濉逼陂g,組建了“國家非晶微晶合金工程技術研究中心”,建立了“千噸級非晶帶材生產線”,非晶態(tài)合金的產業(yè)化進程大大加快,現已初步形成非晶態(tài)合金科研開發(fā)和應用體系。國內關于大塊非晶合金的研究主要集中于中科院物理所、金屬[4],現在各大學也加大了對非晶的研究力度。

近年來,在非晶的研究領域中,中國科學家已成為該領域的一支重要力量,國內許多研究組一直在從事非晶以及相關物理問題的研究,在結構、物性、制備、應用研究等方面有較雄厚的實力?，F在已經可以制備出多種有自主知識產權的大尺寸塊體非晶體,并在塊體非晶結構、形成規(guī)律、力學和物理性能以及應用開發(fā)等方面做出了很多有特色的工作,引起國際同行的廣泛關注和重視。中國科學院物理研究所汪衛(wèi)華研究組在非晶方面的研究近年來取得了重大進展[5],其主要工作集中在稀土基非晶的制備和力學性能的研究上;中國科學院金屬研究所張哲峰等人主要研究不同非晶材料的拉伸和壓縮變形與斷裂特征,還總結了不同非晶材料在拉伸和壓縮及斷裂時的不對稱性;清華大學姚可夫等人采用玻璃包覆提純技術和水淬及空冷方法制備Pd-Si 二元非晶球形樣品;西安交通大學張臨財等人討論了第二相對Zr 基非晶復合材料力學性能的影響;哈爾濱工業(yè)大學黃永江等人研究了Ti42.5 Zr7.5 Cu40Ni5 Sn5 塊體非晶的形成、熱穩(wěn)定性與力學性能;華中科技大學諶祺等人制備了Zr 基塊體非晶并研究了塊體非晶和復合材料在過冷液態(tài)區(qū)內的單向壓縮變形行為。山東大學郭晶等人采用真空回轉振動式高溫熔體粘度儀測量了Gd 基大塊非晶形成合金過熱液體的粘度,并計算得到過熱液體脆性參數;北京科技大學惠希東等人對Zr 基非晶的原子結構進行了研究,重點討論了玻璃結構中的短程與中程有序結構,張勇等人研究了

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合金化對大塊非晶合金及高熵合金的組織與性能的影響;大連理工大學程旭等人利用團簇線和微合金化方法研究了Fe-B-Y-Nb 四元合金體系中塊體非晶合金的形成;燕山大學徐濤等人通過原位X 射線衍射測量結構參數方法,研究了Fe73 Cu1.5 Nd3Si13.5B9 非晶合金的熱力學結構弛豫。

目前國外關于大塊非晶合金的研究主要集中在日本和美國,尤其是日本東北大學材料研究所的井上明久和美國的Johnson 研究小組。合金系列涉及到過渡金屬-類金屬系、鋯基、鉬基、鎂基等,研究方法覆蓋了從模鑄法到水淬、粉末冶金、區(qū)域熔煉等多種方法。塊體非晶合金研究是日本文部省1998 年最大的研究項目;2000 年美國陸軍撥款3000 萬美元,用于塊體非晶的研究;此外, 2000 年歐共體也專門立項,組織歐洲10 個重要實驗室聯合攻關。表1 匯總了1989年以來發(fā)現的主要大塊非晶合金系。大塊非晶的形成機制

合金在緩慢冷卻時易形成晶體,在快冷的條件下則可形成非晶態(tài), 在非晶合金的發(fā)展過程中, Turnnull 的連續(xù)形核理論在解釋非晶形成動力學和闡述玻璃轉變的特征方面發(fā)揮了重要作用。根據連續(xù)形核理論,Uhlmann 引入了非晶形成的相變理論。此后,Davis 將這些理論用于玻璃體系,估算了玻璃形成的臨界溫度。20 世紀80 年代末,隨著塊體非晶合金的出現,非晶形成理論又有了新的發(fā)展,主要有以Greer 為代表的混沌理論和Inoue 的三個經驗規(guī)律: ①合金由3 種以上組元組成;②各組元原子尺寸差別較大, 一般大于12 %;③3 個組元具有負的混合熱。Inoue還給出了大塊非晶合金形成機理的唯象解釋。此外, Inoue

和Johnson[6]

教授等在大量實驗的基礎上對此做了進一步闡述,從拓撲學和化學的觀點提出這些多組元大塊非晶合金體系的過冷液相具有以下特征: ①具有高度無序的密集堆垛結構;②其局部原子結構明顯不同于相應的結晶相;③各組元元素的分布在長程上是均勻的。先進材料進展

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3.1 成分結構條件

對已獲得的大塊非晶體系從以下幾個方面進行分析,從合金成分設計的角度來看,組成合金的各原子之間差異越大,越有利于形成隨機密堆結構,有利于形成非晶,實驗表明主要組元原子尺寸差超過13 % ,可以大大提高合金的非晶形成能力。研究合金成分時發(fā)現,形成大塊非晶的合金其對應的晶體大多為復雜的金屬間化合物,結構大多為復雜的拓撲密度結構,這種相結構從液態(tài)向固態(tài)的快速冷卻過程中形核與長大都需要原子的長程擴散,而隨機密堆結構和多組元使原子擴散比較困難,形成金屬間化合物的可能性越小,合金的非晶形成能力越大,這即所謂的多組元塊體非晶形成的“混亂原理”。綜上所述,影響玻璃形成能力的因素有:合金由多種組元構成,組成合金的主要組元原子直徑差大于13 %。較大的負的混合熱,一方面可以提高固液界面能,抑制結晶形核,另一方面增加了長程范圍內原子排列的難度,抑制了結晶。除此之外,各組元的相對含量、合金中原子的鍵合特征、電子結構、合金的熱力學性質以及相應的晶態(tài)結構等對非晶形成能力也有較大的影響。3.2 熱力學條件

為了制備大塊非晶合金,從熱力學觀點分析,它對應于液相轉變?yōu)榫鄷r具有極低的自由能差、低的熔化焓ΔHf、高的過冷度ΔTx 和約化玻璃轉變溫度Trg及高的液/ 固相界面能,這些都將導致低的化學電位而使Gibbs 自由能差降低,因而熱力學驅動力減小,不容易發(fā)生結晶轉變,更容易形成非晶。根據熱力學原理,合金系統(tǒng)自液態(tài)向固態(tài)轉變時自由能變化可表述為ΔG =ΔH2～10-3 Pa 的真空爐中經感應加熱、熔化,采用不同方法將熔融的合金液由石英玻璃管注入金屬模中冷卻,獲得大塊非晶合金。(1)噴射成型法

合金熔化后將裝有熔融合金的石英玻璃管下降到金屬模具的澆口附近,然后向石英玻璃管中通入一定壓力的惰性氣體,將合金液射入金屬模腔內獲得大塊非晶合金。世

[9]

界上首次報道的La-Al-Ni 大塊非晶合金就是用該方法制備的。作者采用該方法成功制備出厚度為1.0～1.5 mm 的板狀Fe60 Co8 Zr10Mo5W2B15大塊非晶合金[10]。圖1 為兩種不同注入方式制備大塊非晶合金的示意圖。

(2)吸鑄法

采用吸鑄法制備大塊非晶合金時使用漏斗型石英玻璃管,用石英玻璃塞堵住玻璃管的漏斗口,合金熔化后提起玻璃塞,同時從金屬模具底部抽真空,熔融金屬在差壓的作用下瞬間充滿型腔。由于吸鑄法中使用的漏斗型石英玻璃管細端設計較長,可以直接

插入金屬模具的澆口,這樣既避免了熔化合金時模具被加熱,同時也可以有效地將合金液導入模腔。作者采用該方法成功制備出直徑為3 mm 的棒狀Fe60 Co8 Zr10Mo5W2 – XB15 +

[10]

。X(X = 0 , 0.5 , 1 , 1.5 , 2)大塊非晶合金

感應加熱金屬模吸鑄法制備大塊非晶合金的工作原理見圖2。先進材料進展

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(3)模具移動法

該制備方法的工作原理如圖3 所示。母合金被感應加熱熔化后,向石英管內通入一定壓力的惰性氣體,使熔融的合金液連續(xù)注入到以一定速度移動的水冷銅模表面的凹槽中,快速凝固形成非晶合金棒材,若水冷銅模的移動方式為旋轉式,則可連續(xù)制備出一定直徑(mm 級)的非晶合金線材。采用該方法已成功制備出直徑2 mm 的Fe74Al4 Sn2 P10 Si4B4 C2 棒狀非晶合金[11] 和直徑1.5 mm、長數十毫米 的Zr55 Al10Cu30 Ni5 非晶合金線材。

(4)壓力鑄造法

壓力鑄造法制備大塊非晶合金的工作原理如圖4所示,母合金在惰性氣體保護下

經感應加熱熔化后,啟動液壓裝置推動柱塞將熔融合金注入金屬型模腔。由于該制備方法的充型過程在毫秒內即可完成,使得熔融合金與金屬模之間的充填更緊密,合金通過金屬模獲得的冷卻速度更大,同時壓力對晶體成核和晶核長大所必需的原子長程擴散具有抑制作用,因而提高了合金的非晶形成能力,可以實現高質量復雜形狀非晶合金的精密鑄造。如采用壓力鑄造法制備的Mg-Cu-Y大塊非晶合金,其100 ℃時的抗拉強度高達500MPa ,是以往所得Mg-Cu-Y大塊非晶合金中最高抗拉強度的3 倍左右[12]。先進材料進展

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4.2 電弧加熱

4.2.1 金屬（銅）模吸鑄法

將完成熔煉后的母合金碎料置于底部連接金屬模型腔或直接帶有型腔的水冷銅坩堝內,在真空系統(tǒng)中經無損電極產生的電弧加熱熔化后,啟動金屬模型腔底部另置的抽真空系統(tǒng),在差壓作用下熔融合金由水冷銅坩堝直接吸入金屬模型腔,獲得大塊非晶合金。電弧加熱金屬模吸鑄法制備大塊非晶合金的工作原理見圖5。采用該方法已成功制

備出直徑分別為16 mm 的Zr-Al-Cu-Ni、12 mm 的Nd-Fe-Al、3 mm 的Cu-Zr-Al、3 mm 的Fe60Co8 Zr10Mo5W2B15和2 mm 的Fe-Al-Sn-P-Si-B-C 系棒狀大塊非晶合金,以及尺度分別為1 mm ×10 mm ×70mm 的Cu-Ti-Zr-Ni、1 mm ×10 mm ×20 mm 的Fe60Co8 Zr10Mo5W2B15板狀大塊非晶合金。

4.2.2 模壓鑄造法

將母合金置于水冷銅模(下模)內,在有惰性氣體保護的真空爐中進行電弧加熱,合金熔化后將下模移至與銅制上模對應的位置,對上模加壓,利用合金在過冷液相區(qū)內良好的加工性能將合金壓制成一定形狀的大

塊非晶合金,其工作原理如圖6 所示。

采用該方法已先后成功制備出厚度為125 mm 的Zr-Ti-Al-Ni-Cu 系板狀大塊非晶合金和厚度為1 mm的板狀或直徑為3 mm 的棒狀Ni-Nb-Ti-Zr-Co-Cu 系大塊非晶合金。先進材料進展

101101918 大塊非晶合金的性能

與晶態(tài)合金相比,非晶合金內部原子被“凍結”在液態(tài)結構中 ,具有長程無序、短程有序的結構特征,使其兼有一般金屬和玻璃的特性。首先,非晶合金不存在常規(guī)晶態(tài)材料的空位、間隙原子、雜質、位錯、晶界和其它界面形式的缺陷,而這些缺陷都是材料的薄弱位置,易于萌生裂紋,而且還很容易成為腐蝕源。其次,非晶合金具有金屬鍵結構,從而具有較高的電導率和光學反射率。非晶合金的這些特點使其相比于常規(guī)晶態(tài)材料具有更優(yōu)異的磁學、電學、化學、光學及機械性能,如高強度、高韌性、耐沖擊、耐磨損等。

同時,大塊非晶合金在過冷區(qū)有很高的粘滯流動性,可實現凈形加工,并精確保持鑄件的尺寸[13]。圖7為塊體非晶合金的抗拉強度與楊氏模量之間的關系,并與普通合金進行了對比[14]。相比于晶態(tài)合金,塊體非晶合金具有獨特的機械性能:(1)同等楊氏模量條件下,塊體非晶合金的拉伸強度約是晶態(tài)合金的3 倍;(2)同等拉伸強度條件下,塊體非晶合金的楊氏模量約是晶態(tài)合金的1/ 3 ,這說明非晶合金在具備高機械強度的同時還具有較高的彈性能;(3)抗拉強度與楊氏模量間具有良好的線性關系,測出其彈性伸長極限約為2 %,這是晶態(tài)合金(約0.65 %)的3 倍多[15]。

圖7 普通合金與非晶合金抗張強度及楊氏模量的比較 Fig.7 Comparison about tensile strength and Young’s modulus between conventional crystalline alloys and amorphous alloys 先進材料進展

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此外,塊體非晶合金還顯示出優(yōu)良的軟磁的應用前景。Ashby 等總結了非晶合金的相性、超導性和低磁損耗等特點,使其具有廣闊關性能[16],如表1 所示。

表 1 非晶合金的相關性能

Table 1Properties of amorphous alloys related to potential applications 大塊非晶合金的應用

近年來,塊體非晶合金因其各種優(yōu)異性能及精密成型性而備受人們關注,可作為支撐未來精密機械、信息、航空航天器件、國防

工業(yè)等高新技術的關鍵材料。Wang 等根據塊體非晶合金的特性提出了塊體非晶合金所具有的17 項可能的應用前景[17] ,如表2 所示。在這些應用領域里,有些已經進入商業(yè)應用,還有些正在探索研究之中。先進材料進展

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表 2 非晶合金的應用領域

Table 2 Possible application fields for amorphous alloys

6.1 力學性能的應用

由于非晶合金被“凍結”在液態(tài)結構中,材料本身是完全理想均勻的,不存在晶態(tài)合金中的晶界、位錯、滑移及第二相粒子等缺陷,普遍表現出大大超過其對應晶態(tài)合金的強度、彈性和屈服應力,甚至接近理論值。同時,塊體非晶合金還具有高韌性[18]。塊體非晶合金這些獨特的綜合性能是任何晶態(tài)合金都難以獲得的。這些性能使其最先被開發(fā)應用于體育用品。,如用鋯基非晶合金制備的高爾夫球頭不僅比常用的Ti 合金強度和硬度高,而且反彈性能更好,受沖擊時能量損失少。圖8為Liquidmetal 公司所開發(fā)的非晶合金高爾夫球頭。

非晶合金屈服強度高、硬度高、耐磨損、聲學性能好且彈性極限大,適用于軍事防御。Johnson 等所開發(fā)的一系列鋯基非晶合金具有類似于貧鈾合金的高絕熱剪切敏感性,變形時不發(fā)生加工硬化。美國軍方進行的彈道測試表明,鋯基非晶合金穿甲彈彈頭顯示出與貧鈾穿甲彈相似的自銳行為,其穿甲能力已超過鎢合金穿甲彈,可望達到并超過貧鈾彈的穿甲水平,用作綠色材料取代對環(huán)境不友好的貧鈾穿甲彈[19]。目前,美國軍方已致力于將非晶合金應用到各項軍事設備,如引信、航空器緊固件、無人飛機及船舶部件等[20]

非晶合金在過冷液相區(qū)表現為牛頓流動行為,可以發(fā)生粘性流動。具有大過冷液相區(qū)非晶合金的發(fā)現使超塑性成型的實施更加靈活,拓展了非晶合金的應用。利用粘滯流動性,非晶合金能承受180°彎曲而不發(fā)生斷裂,是一種理想的塑性材料,如圖9 所示,La55 Al25 Ni20 非晶合金在過冷液相區(qū)拉伸應變超過20000 %[21]。由于缺乏晶界且凝固過程中無收縮,利用非晶合金在過冷液相區(qū)的塑性成型能力可獲得優(yōu)良的工件表面平整度,如圖10 所示。Inoue 等用常規(guī)Al-Cu-Si 合金(圖11(b)、(d))與鎳基非晶合金(圖11(a)、(c))制備同型號的微型齒輪,發(fā)現前者的填充率只有84 % ,表面形貌粗糙,達不到預定的精確尺寸,而后者的填充率達99 %[22] ，圖 8 比鈦合金擊球距離遠30碼的塊體非晶合金高爾夫球頭

Fig.8 Applications of Zr-based bulk glassy alloys to golf clubs 先進材料進展

且表面非常平整,可實現凈形加工而無需后續(xù)精密處理,從而降低了生產成本。這可用來制備新型精密零件及微型模具,而這些是存在晶界滑移的常規(guī)超塑性晶態(tài)合金無法實現的。

圖 9 La55Al25Ni20合金拉伸變形超過20000% Fig.9 La55Al25Ni20 alloy is deformed to 20000%

圖 10 非晶合金的齒輪外形

Fig 10 Out appearance of Ni-based metallic glass microgear

圖 11 非晶及常規(guī)合金齒輪鋸齒外形的對比

Fig.11 Comparison or cross sectional profiles of microgears Fabricated by amorphous alloys microgear and conventional crystalline alloy

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6.2 化學性能的應用

由于非晶合金的結構是長程無序的,沒有晶界、位錯和層錯等結構缺陷,所以化學性能均勻,不存在偏析、夾雜物和第二相,加之其自身的活性很高,能在表面迅速形成致密、均勻而穩(wěn)定的鈍化膜,因此相比于晶態(tài)合金更耐腐蝕。如典型鎳基塊體非晶在稀硫酸溶液中腐蝕速率比不銹鋼低1 個量級[23] ,通過添加一定量的Cr 或P 還可更進一步提高其耐腐蝕性能。加之其耐磨性高,非晶合金可用于如化工、海洋等一些高磨損、高腐蝕及高溫等艱苦環(huán)境中。將非晶合金制備成涂層應用在材料表面技術領域,可起到防護、隱身作用或形成特種物理性質[24]。6.3 磁學性能的應用

優(yōu)異的磁學性能是許多非晶合金的突出特點。非晶本身內部原子排列無序,無晶界、位錯、磁晶各向異性等缺陷,由磁性物理學可知具有低矯頑力和高磁導率。非晶合金磁阻小、鐵損低、易磁化和退磁、磁致伸縮系數大,而且電阻率高、熱膨脹系數小,可大大降低渦流及能耗。目前基于非晶合金磁性能的應用是最熱門的領域,如鐵基、鎳基和鈷基等塊體軟磁非晶合金等廣泛應用于電力、電子工業(yè)領域的配電變壓器的鐵芯材料。6.4 電學性能的應用

迄今為止,相比于其它領域,基于非晶合金的電學性能及其應用研究相對較少,尚有待進一步研發(fā),但非晶合金同樣具有優(yōu)良的電學性能。非晶合金具有高電阻率(約是晶態(tài)材料的5 倍),可用它來制備高電阻;非晶合金的電阻溫度系數低(且電阻溫度系數隨成分可由負變正),在某些特定的溫度環(huán)境下,可利用其電阻率的急劇下降(躍變效應)來開發(fā)特殊用途的功能開關。另外,非晶合金還具有超導特性,可用來制備超導材料等。展望

因其優(yōu)異的性能,非晶合金自產生以來一直是材料學界的熱點研究領域之一。近年來對非晶合金進行了廣泛的研究,取得了很大的進展,已突破昔日貴金屬的限制,許多日常重要的工程合金系統(tǒng)如Fe、Co、Ni 和先進材料進展

Cu 等都可制備出塊體非晶合金,這為其實際應用創(chuàng)造了條件,如今工程應用也已逐步興起。但作為一類新型的材料,非晶合金仍處于研究探索階段,在基礎理論、制備工藝和實際應用中還有許多問題亟待解決,主要體現在以下幾個方面。

(1)還沒有一套完整的理論或成熟的物理模型用來指導塊體非晶的研制,目前對于合金系統(tǒng)組元的選擇還只能憑經驗規(guī)律,但這些規(guī)律都不具備普適性。這主要是由于還沒有充分理解非晶合金形成的本質,因此需要加強對非晶合金物理轉變過程的研究,充分利用現有的大量數據及經驗規(guī)律,借助現代化的手段,從熱力學、動力學和微觀結構3 個方面著手,充分揭示出非晶形成的本質。(2)目前所制備的塊體非晶尺寸還不夠大,只有Zr 基、Pd 基等少數幾種合金體系可達較大尺寸,這在很大程度上限制了這種新型結構材料的廣泛應用,因而需要我們在理解非晶合金形成本質的基礎上,改進目前塊體非晶制備所需的苛刻工藝條件。因機械合金化在制備非晶合金上的獨特優(yōu)勢,目前可以優(yōu)先發(fā)展機械合金化工藝。

(3)提高塊體非晶的熱穩(wěn)定性。由于塊體非晶屬亞穩(wěn)態(tài)材料,在熱力學上是不穩(wěn)定的,只有把這類材料加熱到一定溫度以上才會使其變?yōu)榫B(tài)材料。因此,必須設法提高塊體非晶的熱穩(wěn)定性,以拓寬其應用范圍。(4)任何材料都有其自身的缺陷,雖然發(fā)現了一系列具有大塑性的塊體非晶合金,但總體來說其塑性都還有待提高,而且非晶合金的拉伸塑性幾乎為零。長期以來,探索同時具有高強度和大塑性的金屬合金材料一直是材料領域追求的目標,非晶合金塑性的進一步提高,必將為非晶合金的應用開辟更廣闊的空間。目前非晶增塑的方法有通過添加延性第二相粒子和通過非晶相的部分晶化來獲得納米晶相彌散分布的非晶復合材料,這些都是通過引入機械約束剪切帶擴展的物質來改善塑性性能,是將來非晶合金材料發(fā)展的重要方向之一。

不可否認,我們正步入一個新的金屬時代?？梢灶A見的是,一旦我們充分理解了非晶形成的本質后,就可以自主地控制非晶物

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質的形成。非晶合金作為一種性能優(yōu)異的新型結構材料,其應用必將越來越廣泛,并深刻地影響我們的生活。

參考文獻

[1] Luborsky F E.In Amorphous Metallic Alloys [M].London : Butterworths :1983.4

[2] Wang Y H,Yang Y S.Amorphous alloy[M].Beijing: The metallurgical industry press,1988.346

(王一禾,楊膺善編.非晶態(tài)合金[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1988.346)

[3] Takeshi Nagase , Koichi Kinoshita , Yukichi Umakoshi , Materials Transactions ,2008 ,49(6):1385～1394

[4] Wang W H,Wang W K,Bai H Y.China science(A series)1998 ,28(5):443

(汪衛(wèi)華,王文魁,白海洋.中國科學,A 輯,1998 ,28(5):443)

[5]ChenWZ.Metalfunctional materials,1997 ,4(1):11(陳文智.金屬功能材料,1997 ,4(1):11)[6] Choi Yim ,J lhnson W L.Appl Phys Lett ,1997 ,71(26):3808

[7] Wu X F,Zhang H F,Qiu K Q.Rare metal materials and engineering,2004 ,33(12):1317-1320(武曉峰,張海峰,邱克強.稀有金屬材料與工程,2004 ,33(12):1317-1320)

[8] Wang L M,Wang W H,Sun L L.China Science(A series),2000,30(2):176-181

(王利明,汪衛(wèi)華,孫力玲.中國科學(A 輯),2000 ,30(2):176-181)

[9] INOUE A , KITA K, ZHAN G T , et al.Mater.Trans.J IM ,1989 ,30(9):7222725

[10] Xiao H X.Ph.D.Thesis,Nanjing:Nanjing polytechnie university,2006

(肖華星.博士學位論文,南京:南京理工大學,2006)[11] Zhang

L,Lu

Z

C,Li

D

R.Steel

journal,2005,17(1):23-25

(張亮,盧志超,李德仁.鋼鐵研究學報,2005 ,17

(1):23-25)

[12] INOUE A , NA KAMURA T , NISHIYAMA N , et al.Key Eng.Mater.,1993 ,81/83 :147-152 [13] Saotome Y, Miwa S , Zhang T ,et al.J Mater ProcessTechn ,2001 ,113 : 64 先進材料進展

[14] Inoue A.Development and applications of bulk glassy alloys[ EB/ OL ].(2007210225).http :/ / 004km.cn/xy/ files/ ino2ue.pdf [15] Inoue A , Wang X M , Zhang W..Rev Adv Mater Sci ,2008 ,18 :1 [16] Ashby M F , Greer A L..Scripta Mater ,2006 ,54 :321 [17] Wang W H , Dong C , Shek C H.Mater Sci Eng ,2004 ,44 :45

Intermetallics ,2002 ,10(11-12):1283

101101918

[20] http : ∥004km.cn/ index/ [21]

Nieh

T

G，Wadsworth

J

.Scripta

Mater ,2006 ,54 :387

[22] Nishiyama N , Amiya K, Inoue A.Mater Res Soc Symp Proceed ,2004 ,806 :MM10.3.1

[23] Inoue A , Nishiyama N.MRS Bull ,2007 ,32 :651 [24]Guo J H,Lian F Z,Ni X J.Functional materials,2007,38(11):1817 [18] Greer A L.Mater Today ,2009 ,12(122):14 [19] Qiu K Q , Wang A M , Zhang H F ,et al.郭金花,連法增,倪曉俊.功能材料,2007 ,38 12

((11):1817)

第五篇：電動機定子鐵芯檢查的項目和質量要求

電動機定子鐵芯檢查的項目和質量要求

檢查鐵芯表面應無銹斑、毛刺、變色、掃膛等情況。銹斑可用# 00砂布輕輕打磨，用布擦凈。毛刺可用銼刀和刮刀修平，將殘留鐵屑用面粉泥粘凈，再用絕緣漆涂刷鐵芯表面。如有掃膛和變色處，則視嚴重程度對鐵芯進行鐵損試驗。

檢查鐵芯應是壓緊。用小刀插不入鐵芯硅鋼片之間，則認為緊固合適，對鐵芯松弛處可打入絕緣楔子壓緊。

檢查鐵芯不應有卷曲變形現象。如有，應處理復原。

檢查定子鐵芯與機殼連接應是緊固，焊接處無開焊。若有應緊固或重新焊接。

檢查鐵芯穿芯螺栓的壓緊螺帽及防振墊圈不應松動。若有應緊固，螺栓對鐵芯的絕緣應良好。檢查鐵芯通風孔應該暢通。如有堵塞，應捅通，清理干凈。

檢查機殼止口應該完好。如有銹斑及打毛現象，應用砂布磨光。