退火工艺如何影响非晶纳米晶材料的磁滞损耗
2025-03-21 17:03:03
退火工艺对非晶纳米晶材料的磁滞损耗影响显著,主要体现在退火温度、退火时间和退火气氛等工艺参数对磁滞损耗的作用上,具体如下:
一、退火温度的影响
1、降低磁滞损耗:
在一定温度范围内,随着退火温度的升高,非晶纳米晶材料内部的原子获得足够能量开始重新排列,应力得到释放,磁畴结构逐渐优化,磁畴壁移动更加容易,使得材料的矫顽力降低。矫顽力的降低直接导致磁滞回线变窄,从而磁滞损耗减小。例如,对于常见的铁基非晶纳米晶合金,当退火温度从 300℃升高到 400℃时,矫顽力可能会从几十 A/m 降低到几 A/m,磁滞损耗明显下降。
2、可能增加磁滞损耗:
当退火温度过高时,可能会导致材料过度晶化,晶粒尺寸过大,晶界等缺陷增多,反而会阻碍磁畴壁的移动,使矫顽力增大,磁滞损耗增加。而且过高的温度还可能使材料内部产生新的应力或改变相结构,进一步恶化磁性能,增加磁滞损耗。
二、退火时间的影响
1、优化磁性能降低损耗:
在适当的退火温度下,随着退火时间的延长,原子有更充分的时间进行扩散和重排,磁畴结构进一步优化,磁滞损耗进一步降低。比如在 400℃的退火温度下,退火时间从 1 小时延长到 2 小时,材料的磁滞损耗可能会进一步降低 10% - 20%。
2、过长时间导致损耗增加:
但退火时间过长,可能会使晶粒过度生长,磁各向异性发生变化,导致磁滞损耗不再降低甚至有所增加。同时,长时间退火还可能引入杂质或使材料表面氧化等,也会对磁性能产生不利影响,增加磁滞损耗。
三、退火气氛的影响
1、保护气氛降低损耗:
在惰性气氛(如氩气、氮气等)中退火,可以防止材料表面氧化,保持材料表面和内部的化学均匀性,有利于磁畴壁的移动和磁性能的稳定,从而降低磁滞损耗。因为材料表面氧化会形成氧化层,影响磁畴结构和磁性能,增加磁滞损耗。
2、还原气氛改善损耗:
在还原气氛(如氢气等)中退火,不仅可以防止氧化,还可能还原材料中的一些氧化物杂质,改善材料的微观结构,进一步降低磁滞损耗。例如,在含有少量氢气的气氛中退火,可能会使材料中的一些铁氧化物还原为铁,提高材料的磁性,降低磁滞损耗。但如果还原气氛过强,可能会导致材料中的某些元素被过度还原,影响材料的化学组成和相结构,反而对磁性能产生不利影响。