Waarom hebben magnetische apparaten met hoog-vermogen Fe-Co-legeringen nodig? Een analyse van de eigenschappen en toepassingen van de Vacoflux 50

Magnetische apparatuur met hoog-vermogen is afhankelijk van Fe-Co-legeringen omdat hun magnetische verzadigingsdichtheid groter is dan 2,3 T-, het hoogste onder zachte magnetische materialen. Dit maakt een reductie van meer dan 15% in het kerndoorsnedeoppervlak mogelijk voor een bepaalde magnetische flux, waardoor de apparatuur direct lichter kan worden gemaakt. Bovendien zorgt hun hoge Curietemperatuur van 950 graden ervoor dat de magnetische eigenschappen vrijwel onverminderd blijven bij hoge temperaturen, waardoor de betrouwbaarheid van hoogvermogenapparatuur zoals luchtvaart- en ruimtevaartmotoren wordt gegarandeerd.

 

 

Ingenieurs die hoogwaardige-apparatuur-ontwerpen, zoals lucht- en ruimtevaartgeneratoren, aandrijfmotoren voor nieuwe energievoertuigen en zeer-precieze servosystemen-worden voortdurend geconfronteerd met een kernuitdaging: hoe ze het sterkst mogelijke magnetische veld kunnen genereren binnen strikte ruimte- en gewichtsbeperkingen. Conventionele platen van siliciumstaal hebben een magnetische verzadigingsdichtheid van ongeveer 2,0 T, terwijl nikkel{6}}ijzer-Permalloy varieert van slechts 0,8 tot 1,6 T. In toepassingen die een hoge magnetische fluxdichtheid vereisen, dwingen deze beperkingen een toename van de kerngrootte en het gewicht af, waardoor verbeteringen in de vermogensdichtheid van de apparatuur ernstig worden beperkt.

 

Fe-Er zijn speciaal ontwikkeld om dit probleem aan te pakken. Van de op ijzer-gebaseerde zachte magnetische materialen is kobalt het enige element dat, wanneer het met ijzer wordt gelegeerd, tegelijkertijd zowel de magnetische eigenschappen als de Curietemperatuur verbetert. Wanneer het kobaltgehalte de 50% nadert, bereiken Fe--legeringen de hoogste magnetische verzadigingsdichtheid van welk zacht magnetisch materiaal dan ook, waardoor ze de "ultieme keuze" zijn voor elektromagnetische apparatuur met hoge-vermogen-dichtheid.

 

 

De geschiedenis van de ontwikkeling van Fe--legeringen is in wezen een kroniek van de technologische evolutie, gericht op het oplossen van het conflict tussen 'hoge magnetische prestaties' en 'verwerkbaarheid'.

 

Hoewel vroege 50Co-Fe-legeringen (Permendur) uitstekende magnetische eigenschappen vertoonden, leden ze aan kritische technische tekortkomingen: ze waren hard en bros, niet in staat tot koudvervormen en bezaten een extreem lage elektrische weerstand (ongeveer 7 μΩ·cm), wat resulteerde in enorme hoogfrequente wervelstroomverliezen. In 1932 ontwikkelden onderzoekers "2V-Permendur" door ongeveer 2% vanadium toe te voegen aan de 50Co-Fe-samenstelling, waardoor de verwerkbaarheid aanzienlijk werd verbeterd en de elektrische weerstand werd verhoogd. Vacoflux 50 vertegenwoordigt de moderne industriële belichaming van dit technologische traject.

 

De toevoeging van vanadium speelt drie cruciale rollen:

• Ten eerste remt het de overmatige groei van de brosse geordende fase (CoFe-fase), waardoor de legering in dunne stroken kan worden gerold of in complexe kernvormen kan worden gestempeld;
• Ten tweede vormen vanadiumatomen een vaste oplossing binnen de matrix, waardoor de elektronenverstrooiing toeneemt en de elektrische weerstand toeneemt tot ongeveer 40 μΩ·cm-ruwweg vijf tot zes maal die van zuivere CoFe-legeringen-waardoor wervelstroomverliezen met hoge frequentie- worden verminderd;
• Ten derde verbetert vanadium de taaiheid van de legering, waardoor deze kan worden vervaardigd tot folies zo dun als 0,1 mm of zelfs minder.

 

 

1. Chemische samenstelling

 

Vacoflux 50 is een hoogwaardige-zachte magnetische ijzer-kobaltlegering met een typische chemische samenstelling van ongeveer 49% Co, 49% Fe en 2% V.

 

2. Magnetische en mechanische eigenschappen

 

De bovenstaande gegevens zijn typische waarden; De werkelijke prestaties kunnen nog steeds worden beïnvloed door de staat van het product, de warmtebehandeling en de testomstandigheden.

 

3. Belangrijkste kenmerken

 

IJzer-kobalt (Fe-Co)-legeringen blinken uit in toepassingen met hoog-vermogen dankzij de volgende drie kerneigenschappen:

Hoge verzadigingsmagnetische fluxdichtheid
Wanneer ijzer en kobalt worden gecombineerd in een atomaire verhouding van ongeveer 1:1, vertoont het materiaal het hoogste magnetische Slater-Pauling-moment onder de bekende metallische zachte magnetische materialen, met een magnetische verzadigingsdichtheid die kan oplopen tot 2,35 T. Dit vertegenwoordigt een verbetering van 20% tot 30% ten opzichte van standaard siliciumstaal, wat betekent dat het dwarsdoorsnedeoppervlak en het volume van apparaten aanzienlijk kunnen worden verminderd terwijl dezelfde magnetische flux wordt uitgezonden.

 

Uitstekende magnetische permeabiliteit en extreem lage coërciviteit
Fe-legeringen behouden een uitzonderlijk hoge magnetische permeabiliteit, zelfs bij magnetische veldsterkten die de verzadiging naderen, waardoor elektromagneten en elektrische motoren superieure reactiesnelheden en energieomzettingsefficiëntie behouden onder sterke excitatiestromen.

 

Extreem hoge Curietemperatuur
Fe-Co-legeringen hebben doorgaans een Curietemperatuur van meer dan 920 graden. Ze behouden stabiele zachtmagnetische eigenschappen zonder magnetische degradatie, zelfs in de extreem hoge -temperatuuromgevingen waar lucht- en ruimtevaartgeneratoren of tractiemotoren voor auto's mee te maken krijgen.

 

 

 

 

Warmtebehandeling is cruciaal voor het ontsluiten van prestaties:de magnetische eigenschappen van Vacoflux 50 zijn zeer gevoelig voor het warmtebehandelingsproces. De aanbevolen warmtebehandeling houdt in dat het materiaal gedurende 10 uur op 820 graden wordt gehouden, gevolgd door afkoelen met een snelheid van 100–200 K/u. Warmtebehandeling in een waterstofatmosfeer of onder vacuüm is essentieel om optimale zachtmagnetische eigenschappen te bereiken.

 

Stressgevoeligheid:Vacoflux 50 bezit een hoge magnetostrictiecoëfficiënt (ongeveer 60-70 ppm), wat betekent dat mechanische spanning de magnetische eigenschappen aanzienlijk beïnvloedt. Overmatige klemkracht of buigspanning op de kern moet tijdens montage en bediening worden vermeden; anders kan de magnetische permeabiliteit afnemen en kunnen de geluidsniveaus stijgen.

 

Frequentiebeperkingen:Vanwege de lage elektrische weerstand is Vacoflux 50 alleen geschikt voor gelijkstroom- en laag{1}}toepassingen (doorgaans lager dan 400 Hz). Voor gebruik in midden- tot hoge- frequentiebereiken is het gebruik van dunnere lamellen of alternatieve materiaalsystemen vereist.

 

 

Lork-groep
Afdeling Marketingoperaties

E-mail:claire@lorkgroup.com
Whatsappen:+86 199 3707 5488