本文關(guān)鍵詞：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

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【摘要】：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)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)的耐腐蝕性能,且Nb的含量對(duì)其在0.1MNaOH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)Cr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O.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= 0,1,2,3,4,5,7,9,11 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晶合金的晶化過(guò)程；添加Cr降低了非晶合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和矯頑力：隨著Cr含量增加,Fe79.5-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別為1.50T和2.33A/m,1.53T和2.46A/m以及1.56T和2.33A/m。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG139.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1188007