非晶和納米晶合金的比較

非晶和納米晶合金的比較

鐵基非晶合金在工頻和中頻領(lǐng)域，正在和硅鋼競(jìng)爭(zhēng)。鐵基非晶合金和硅鋼相比，有以下優(yōu)缺點(diǎn)。
1）鐵基非晶合金的飽和磁通密度Bs比硅鋼低
但是，在同樣的Bm下，鐵基非晶合金的損耗比0.23mm厚的3％硅鋼小。一般人認(rèn)為損耗小的原因是鐵基非晶合金帶材厚度薄，電阻率高。這只是一個(gè)方面，更主要的原因是鐵基非晶合金是非晶態(tài)，原子排列是隨機(jī)的，不存在原子定向排列產(chǎn)生的磁晶各向異性，也不存在產(chǎn)生局部變形和成分偏移的晶粒邊界。因此，妨礙疇壁運(yùn)動(dòng)和磁矩轉(zhuǎn)動(dòng)的能量壁壘非常小，具有前所未有的軟磁性，所以磁導(dǎo)率高，矯頑力小，損耗低。
2）鐵基非晶合金磁芯填充系數(shù)為0.84～0.86
3）鐵基非晶合金磁芯的工作磁通密度
1.35T～1.40T，硅鋼為1.6T～1.7T。鐵基非晶合金工頻變壓器的重量是硅鋼工頻變壓器的重量的130％左右。但是，即使重量重，對(duì)同樣容量的工頻變壓器，磁芯采用鐵基非晶合金的損耗，比采用硅鋼的要低70％～80％。
4）考慮損耗，總的評(píng)估價(jià)為89％??
假定工頻變壓器的負(fù)載損耗（銅損）都一樣，負(fù)載率也都是50％。那么，要使硅鋼工頻變壓器的鐵損和鐵基非晶合金工頻變壓器的一樣，則硅鋼變壓器的重量是鐵基非晶合金變壓器的1?8倍。因此，國(guó)內(nèi)一般人所認(rèn)同的拋開(kāi)變壓器的損耗水平，籠統(tǒng)地談?wù)撹F基非晶合金工頻變壓器的重量、成本和價(jià)格，是硅鋼工頻變壓器的130％～150％，并不符合市場(chǎng)要求的性能價(jià)格比原則。國(guó)外提出兩種比較的方法，一種是在同樣損耗的條件下，求出兩種工頻變壓器所用的銅鐵材料重量和價(jià)格，進(jìn)行比較。另一種方法是對(duì)鐵基非晶合金工頻變壓器的損耗降低瓦數(shù)，折合成貨幣進(jìn)行補(bǔ)償。每瓦空載損耗折合成5～11美元，相當(dāng)于人民幣42～92元。每瓦負(fù)載損耗折合成0.7～1.0美元，相當(dāng)于人民幣6～8.3元。例如一個(gè)50Hz，5kVA單相變壓器用硅鋼磁芯，報(bào)價(jià)為1700元/臺(tái)；空載損耗28W，按60元人民幣/W計(jì)，為1680元；負(fù)載損耗110W，按8元人民幣/W計(jì)，為880元；則，總的評(píng)估價(jià)為4260元/臺(tái)。用鐵基非晶合金磁芯，報(bào)價(jià)為2500元/臺(tái)；空載損耗6W，折合成人民幣360元；負(fù)載損耗110W，折合成人民幣880元，總的評(píng)估價(jià)為3740元/臺(tái)。如果不考慮損耗，單計(jì)算報(bào)價(jià)，5kVA鐵基非晶合金工頻變壓器為硅鋼工頻變壓器的147％。如果考慮損耗，總的評(píng)估價(jià)為89％。
5）鐵基非晶合金抗電源波形畸變能力比硅鋼強(qiáng)??
現(xiàn)在測(cè)試工頻電源變壓器磁芯材料損耗，是在畸變小于2％的正弦波電壓下進(jìn)行的。而實(shí)際的工頻電網(wǎng)畸變?yōu)?％。在這種情況下，鐵基非晶合金損耗增加到106％，硅鋼損耗增加到123％。如果在高次諧波大，畸變?yōu)?5％的條件下（例如工頻整流變壓器），鐵基非晶合金損耗增加到160％，硅鋼損耗增加到300％以上。說(shuō)明鐵基非晶合金抗電源波形畸變能力比硅鋼強(qiáng)。
6）鐵基非晶合金的磁致伸縮系數(shù)大??
是硅鋼的3～5倍。因此，鐵基非晶合金工頻變壓器的噪聲為硅鋼工頻變壓器噪聲的120％，要大3～5dB。
7）鐵基非晶合金帶材價(jià)格是0.23mm3％取向硅鋼的150％??
現(xiàn)行市場(chǎng)上，，是0.15mm3％取向硅鋼（經(jīng)過(guò)特殊處理）的40％左右。
8）鐵基非晶合金退火溫度比硅鋼低??
鐵基非晶合金退火溫度比硅鋼低，消耗能量小，而且鐵基非晶合金磁芯一般由專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)廠制造。硅鋼磁芯一般由變壓器生產(chǎn)廠制造。 根據(jù)以上比較，只要達(dá)到一定生產(chǎn)規(guī)模，鐵基非晶合金在工頻范圍內(nèi)的電子變壓器中將取代部分硅鋼市場(chǎng)。在400Hz至10kHz中頻范圍內(nèi)，即使有新的硅鋼品種出現(xiàn)，鐵基非晶合金仍將會(huì)取代大部分0.15mm以下厚度的硅鋼市場(chǎng)。 值得注意的是，日本正在大力開(kāi)發(fā)FeMB系非晶合金和納米晶合金，其Bs可達(dá)1.7～1.8T，而且損耗為現(xiàn)有FeSiB系非晶合金的50％以下，如果用于工頻電子變壓器，工作磁通密度達(dá)到1.5T以上，而損耗只有硅鋼工頻變壓器的10％～15％，將是硅鋼工頻變壓器的更有力的競(jìng)爭(zhēng)者。日本預(yù)計(jì)在2005年就可以將FeMB系非晶合金工頻變壓器試制成功，并投入生產(chǎn)。

非晶納米晶合金在中高頻領(lǐng)域中，正在和軟磁鐵氧體競(jìng)爭(zhēng)。在10kHz至50kHz電子變壓器中，鐵基納米晶合金的工作磁通密度可達(dá)0.5T，損耗P0.5/20k≤25W/kg，因而，在大功率電子變壓器中有明顯的優(yōu)勢(shì)。在50kHz至100kHz電子變壓器中，鐵基納米晶合金損耗P0.2/100k為30～75W/kg， 鐵基非晶合金P0.2/100k為30W/kg，可以取代部分鐵氧體市場(chǎng)。