ساخت آلیاژ نانوکریستال/آمورف پایه آهن برای کاربرد در هسته های مغناطیسی
محور پژوهش
مواد پیشرفته و محصولات مبتنی بر فناوری‌های شیمیایی
پژوهشکده/دانشکده
مهندسی مواد
حوزه پژوهش
تولید مواد جدید برای هسته های مغناطیسی مورد استفاده در ترانسفورماتورها
عنوان
ساخت آلیاژ نانوکریستال/آمورف پایه آهن برای کاربرد در هسته های مغناطیسی
هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه
: یکی اگرچه استفاده از فولادهای در هسته ترانسفورماتورها و ماشین های الکتریکی با مقدار اشباع مغناطیس (BS) حدود 2T به کاهش اندازه تجهیزات الکتریکی منجر می شود، اما تلفات بالای هسته (حدود 2-10 W kg-1 در فرکانس Hz60) و نفوذپذیری کم ( (1-3×103از جمله نگرانی های استفاده از این مواد می‌باشد. تا اینکه در دهه های اخیر آلیاژهای آمورف / نانوکریستال فلزی پایه آهن معرفی شدند که به علت تراوایی مغناطیسی بالا ) (μi، وادارندگی کم (HC) ، مغناطوتنگش کوچک، مقاومت الکتریکی بالا و تلفات هسته پایین، کاندید مناسبی برای جایگزینی با فولادهای سیلیکونی در ساخت هسته های مغناطیسی می باشند. در این بین، آلیاژهای آمورف/ نانوکریستال Fe-Si-B-P-Cu با نام نانومت (Nanomet) با مغناطش اشباع بالا و قیمت کم مواد مورد توجه قرار گرفته است. معمولاً در مطالعات قبلی انجام شده بر روی آلیاژهای نانومت، این آلیاژ به شکل نوارهایی با ضخامت کم تولید شده‌، در حالیکه افزایش ضخامت نمونه های تولیدی می تواند کاربردهای آنها را به شدت افزایش دهد. ضمن اینکه تحقیقات انجام شده نشان داد افزودن عناصر آلیاژی مانند کربن و کبالت می تواند علاوه بر بهبود قابلیت تشکیل ساختار آمورف، خواص مغناطیسی را نیز به شدت بهبود دهد. بنابراین در این پژوهش با افزودن عنصر آلیاژی مختلف از جمله Co و C به آلیاژ Fe-Si-B-P-Cu ابعاد نمونه قابل ساخت آلیاژ آمورف را افزایش داد تا قابلیت کاربردی آن افزایش یابد ودر عین حال با ایجاد ریزساختار مناسب به خواص مغناطیس نرم و خواص مکانیکی مطلوب تری دست یافت. گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها این پژوهش طی قراردادی فیمابین دانشگاه صنعتی اصفهان و پژوهشگاه نیرو انجام می شود. در این پژوهش سعی بر آن است تا بعد ازتولید نوارهای آمورف Fe-Si-B-P ، با انجام عملیات نانوکریستالیزاسیون بتوان به آلیاژهای نانوکریستال/آمورف پایه آهن رسید. حضور ذرات نانومتری کریستال در این زمینه آمورف منجر به عملکرد بهینه خواص مکانیکی و مغناطیسی این مواد در مقایسه با ساختار کاملاً آمورف می گردد. بنابراین در نهایت می توان با بررسی خواص مکانیکی، ریزساختاری و مغناطیسی محصولات تولیدی، نمونه های آزمایشگاهی از آلیاژ نانوکریستال / آمورف همراه با نتایج بررسی خواص مکانیکی و مغناطیسی ارائه داد و امکان کاربرد آن را در هسته های مغناطیسی به عنوان مواد جدید با کارایی مغناطیسی و مکانیکی بالاتر ارزیابی کرد. تصاویر و محتوای گرافیکی مرتبط تصویری از سامانه طراحی و ساخته شده: جدول 1: نتایج الگوی پراش پرتو ایکس پس از ریسندگی مذاب و پس از آنیل در دمای ℃450 به مدت min5 و دمای TX1، TX2 و ΔTX بدست آمده از تحلیل DSC در نرخ گرمایش ℃/min40 برای آلیاژهای مختلف.





شکل 1: تغییرات مغناطش اشباع (Ms) و وادارندگی (Hc) در حضور عناصر آلیاژی مختلف.


تلفات هسته برای آلیاژهای Nanomet، C-1 و Co-4 در فرکانس kHz50.