超微晶材料的铁损温度特性研究

超微晶软磁合金材料知问世以来，其优异的电磁性能和优良的性能价格比已得到人们的共识。几年来，超微晶材料已在电子、电力、通讯、国防等高科技领域得到了广泛地应用，取得了极大的成功。特别是在高频软磁器件上取代传统的坡莫合金已成为现实。随着超微晶材料应用研究的深入和应用领域的不断扩展，对其材料基本特性的研究有了进一步研究、开发的要求。如材料的温度稳定性，环境温度对材料性能的影响，这些直接关系着超微晶材料应用范围的问题讨论，目前，国内、外就这方面的研究报导尚未见报，因此给我们材料使用带来一些问题，尤其是在高科技领域，这一要求往往成为产品要求的关键指标之一。为了全面了解和掌握超微晶材料的温度特性，结合产品科研的需要，我们对超微晶材料的电性能，主要是针对铁心损耗的高温稳定性和温度变化对其影响进行较为全面的研究和探讨，基本达到了我们的研究目的。
本实验在180℃条件下其进行了500小时，从100秒开始，在50，100，150，200，300，400，500小时测的动态铁损。
1.1 实验方法
选用国产超微晶带料，经典型热处理工艺处理后获得较为代表性的电磁性能的铁芯进行高温稳定性实验和温度变化实验。
1.2 高温稳定性实验
高温稳定性是为了获取超微晶合金在高温条件下（如机载条件）使用数据和性能变化情况，为超微晶合金在机载、相控阵等雷达领域内，全面或部分取代铁氧体、薄带硅钢、破莫合金和钴基非晶态在高频电磁器件方面的应用，提供设计、使用依据。
在实验中，将铁习卷成尺寸为Φ20/28×20超微晶环样，重量分别为26.3g和27.3g样品号分别为P1和S1，退火后放入180℃的烘箱内，始终保持这温度，在不同的时段点，采集关键点动态铁损（P6/10K，P5/20K，P3/50K，P2/100K），测试系统如图1:

图1 动态测试系统示意图
1.3 温度变化影响实验
超微晶合金的温度变化实验是针对机载产品的工作环境展开的，实验条件定在-55℃~180℃，实验铁芯选用环行铁芯。
高低温试验在-55℃~180℃范围内进行，各温度试验点分别为-55℃，-20℃，0℃，20℃，55℃，85℃，100℃，125℃，150℃，180℃共11点。测试指标为动态铁损，测试频率范围为10kHz~100kHz，试验从-55℃~180℃连续进行，测试数据的采集是在器件达到测试温度点后连续保温1小时，达到热平衡后进行。
实验示意图如图2:

图2 高低温试验系统
试验结果及讨论
2.1 高温稳定性
表1为铁芯P1和S1在180℃条件下，铁损随时间的变化情况:

将表中数据拟合成曲线如图3。
从表中可看出180℃的高温老化对超微晶合金铁损影响不大，从变化率分布来看，低于E5%占58.56%，在E5%~10%之间的占28.85%，大于E10%占12.5%，变化量大的<15%。变化的大小、正负无任何规律，说明这些变化主要是由于测试系统的误差、读数误差和电源波动造成的。当读数有±0.01的误差就将产生0.9~3%的变化，测试值越小变化越明显。因此，可以说180℃经高温老化后的超微晶合金动态铁损变化不大，对其使用没有影响，且在高温条件下测试，铁心的高频铁损有一定程度的改善，有利于热态使用，此时交流阻抗增加，激磁电流下降，铁损随之下降。
2.2 铁损随温度变化情况
铁芯从-55℃~180℃变化时，在不同温度点，分别测量其P4/10K，P5/20K，P3/50K，P2/100K，获得表2数据如下:

将上述数据拟合成曲线如图4。

图4 超微晶铁芯的P-T曲线
从表2中可以看出，所有数据仅有2点超出8%，其中-21.99%点（P5/20K），可认为是废点，其余数据与20℃条件下比较变化均在E8%之间，去除测试误差，其试验结果的可靠性较高，测试数据是可以依赖的试验可行出超微晶铁芯铁损在不温度条件下的变化不影响其在工程中应用，随温度升高超微晶铁损反而有所下降，有利于在温度较高的条件下使用。
3、结 论
经过上述高温老化和高低温变化试验，我们可以得出超微晶材料的温度稳定性十分优越，可以广泛应用在各种温度条件苛刻的电子设备上，如果能够在对铁芯的黏结成型上有所突破，用低应力H 级浸渍漆浸渍成型，将可使超微晶材料的应用范围有更大的扩展。