מדוע התקנים מגנטיים בעלי הספק גבוה- דורשים סגסוגות משולבות-? ניתוח של מאפיינים ויישומים של Vacoflux 50

ציוד מגנטי בעל הספק גבוה- מסתמך על סגסוגות Fe-Co מכיוון שצפיפות השטף המגנטי הרוויה שלהם עולה על 2.3 T-הגבוהה מבין חומרים מגנטיים רכים. זה מאפשר הפחתה של למעלה מ-15% בשטח החתך -הליבה עבור שטף מגנטי נתון, המאפשר ישירות קלת משקל של ציוד. יתר על כן, טמפרטורת Curie הגבוהה שלהם של 950 מעלות מבטיחה שהתכונות המגנטיות נשארות כמעט ללא ירידה בטמפרטורות גבוהות, ובכך מבטיחה את האמינות של ציוד- בהספק גבוה כגון מנועי תעופה וחלל.

 

 

מהנדסים המתכננים-ציוד גבוה-כגון גנרטורים לתעופה וחלל, מנועי הנעה לרכבי אנרגיה חדשים ומערכות סרוו-בדיוק גבוה-מתמודדים בעקביות עם אתגר מרכזי: כיצד ליצור את השדה המגנטי החזק ביותר האפשרי במסגרת מגבלות קפדניות של שטח ומשקל. ליריעות פלדת סיליקון קונבנציונליות יש צפיפות שטף מגנטי של רוויה של כ-2.0 T, בעוד שלניקל-ברזל פרמלוי נע בין 0.8 ל-1.6 T בלבד. ביישומים הדורשים צפיפות שטף מגנטי גבוהה, מגבלות אלו מאלצות עלייה בגודל ובמשקל הליבה, מה שמגביל מאוד את השיפורים בכוח הציוד.

 

סגסוגות Fe-Co פותחו במיוחד כדי להתמודד עם האתגר הזה. בין חומרים מגנטיים רכים המבוססים על ברזל, קובלט הוא היסוד היחיד שכאשר הוא סגסוג עם ברזל, משפר בו זמנית הן את התכונות המגנטיות והן את טמפרטורת הקורי. כאשר תכולת הקובלט מתקרבת ל-50%, סגסוגות Fe-Co משיגות את צפיפות השטף המגנטי הרוויה הגבוהה ביותר מכל חומר מגנטי רך, מה שהופך אותן ל"בחירה האולטימטיבית" לציוד אלקטרומגנטי בצפיפות-הספק- גבוהה.

 

 

ההיסטוריה של פיתוח סגסוגת Fe-Co היא בעצם כרוניקה של אבולוציה טכנולוגית שמטרתה לפתור את הקונפליקט בין "ביצועים מגנטיים גבוהים" ל"יכולת עיבוד".

 

למרות שסגסוגות 50Co-Fe המוקדמות (Permendur) הפגינו תכונות מגנטיות מצוינות, הן סבלו מפגמים הנדסיים קריטיים: הן היו קשות ושבירות, לא היו מסוגלות לעבוד בקור, והן בעלות התנגדות חשמלית נמוכה במיוחד (כ-7 μΩ·cm), מה שהביא לאובדן זרם מסיבי-. בשנת 1932, חוקרים פיתחו את "2V-Permendur" על ידי הוספת כ-2% ונדיום להרכב 50Co-Fe, ובכך שיפרו משמעותית את יכולת העיבוד והעלאת ההתנגדות החשמלית. Vacoflux 50 מייצג את ההתגלמות התעשייתית המודרנית של מסלול טכנולוגי זה.

 

התוספת של ונדיום ממלאת שלושה תפקידים מכריעים:

• ראשית, היא מעכבת את הצמיחה המוגזמת של הפאזה השבירה (CoFe phase), ומאפשרת לגלגל את הסגסוגת לרצועות דקות או להחתים אותה לצורות ליבה מורכבות;
• שנית, אטומי ונדיום יוצרים תמיסה מוצקה בתוך המטריצה, מגבירים את פיזור האלקטרונים ומעלים את ההתנגדות החשמלית לכ-40 μΩ·cm-בערך פי חמישה עד שישה מזה של סגסוגות CoFe טהורות-ובכך מפחיתים את הפסדי זרם המערבולת בתדר גבוה-;
• שלישית, ונדיום משפר את גמישות הסגסוגת, ומאפשר לייצר אותה לכדי נייר כסף דק עד 0.1 מ"מ או אפילו פחות.

 

 

1. הרכב כימי

 

Vacoflux 50 הוא סגסוגת קובלט ברזל מגנטי רכה-בביצועים גבוהים- עם הרכב כימי טיפוסי של כ-49% Co, 49% Fe ו-2% V.

 

2. תכונות מגנטיות ומכאניות

 

הנתונים לעיל הם ערכים טיפוסיים; הביצועים בפועל עשויים להיות מושפעים ממצב המוצר, טיפול בחום ותנאי בדיקה.

 

3. תכונות מפתח

 

סגסוגות ברזל-קובלט (Fe-Co) מצטיינות ביישומי הספק- גבוהים הודות לשלושת מאפייני הליבה הבאים:

צפיפות שטף מגנטית רוויה גבוהה
כאשר ברזל וקובלט משתלבים ביחס אטומי של 1:1 בקירוב, החומר מציג את המומנט המגנטי של Slater-Pauling הגבוה ביותר מבין חומרים מגנטיים רכים מתכתיים ידועים, עם צפיפות שטף מגנטי רוויה שמגיעה עד 2.35 T. זה מייצג שיפור של 20%-30% בהשוואה לנפח הסטנדרטי של פלדת סיליקון{7}, כלומר, נפח הנפח הסטנדרטי יכול להיות{7} מופחת תוך העברת אותו שטף מגנטי.

 

חדירות מגנטית מעולה וכפייה נמוכה במיוחד
סגסוגות Fe-Co שומרות על חדירות מגנטית גבוהה במיוחד אפילו בעוצמות שדה מגנטי המתקרבות לרוויה, מה שמבטיח שאלקטרומגנטים ומנועים חשמליים ישמרו על מהירויות תגובה מעולות ויעילות המרת אנרגיה תחת זרמי עירור חזקים.

 

טמפרטורת קירי גבוהה במיוחד
Fe-סגסוגות Co יש בדרך כלל טמפרטורת Curie העולה על 920 מעלות. הם שומרים על תכונות מגנטיות רכות יציבות ללא השפלה מגנטית, אפילו בסביבות-טמפרטורות קיצוניות בהן נתקלים גנרטורים תעופה וחלל או מנועי מתיחה לרכב.

 

 

 

 

טיפול בחום חיוני לפתיחת ביצועים:התכונות המגנטיות של Vacoflux 50 רגישות מאוד לתהליך הטיפול בחום. הטיפול בחום המומלץ כולל החזקת החומר ב-820 מעלות למשך 10 שעות, ולאחר מכן קירור בקצב של 100-200 K/h. טיפול בחום באווירת מימן או תחת ואקום חיוני להשגת תכונות מגנטיות רכות אופטימליות.

 

רגישות ללחץ:ל-Vacoflux 50 יש מקדם מגנטוסטרציה גבוה (כ-60-70 ppm), כלומר מתח מכני משפיע באופן משמעותי על התכונות המגנטיות שלו. יש להימנע מכוח הידוק מוגזם או מתח כיפוף על הליבה במהלך ההרכבה וההפעלה; אחרת, החדירות המגנטית עלולה לרדת, ורמות הרעש עלולות לעלות.

 

מגבלות תדירות:בשל ההתנגדות החשמלית הנמוכה שלו, Vacoflux 50 מתאים רק ליישומי DC ו-תדרים נמוכים (בדרך כלל מתחת ל-400 הרץ). פעולה בטווחי תדרים בינוניים- עד-גבוהים דורשת שימוש בלמינציות דקות יותר או מערכות חומר חלופיות.

 

 

קבוצת לורק
מחלקת תפעול שיווק

אֶלֶקטרוֹנִי:claire@lorkgroup.com
WhatsApp:+86 199 3707 5488