磁性材料主要是指由�(guò)度元素鐵,�,鎳極其合金等能夠直接或間接產(chǎn)生磁性的物質(zhì).
磁性材�,是古老而用途十分廣泛的功能材料,而物�(zhì)的磁性早�3000年以前就被人們所�(rèn)�(shí)和應(yīng)�,例如中�(guó)古代用天然磁鐵作為指南針?,F(xiàn)代磁性材料已�(jīng)廣泛的用在我們的生活之中,例如將永磁材料用作馬達(dá),應(yīng)用于變壓器中的鐵心材�,作為存�(chǔ)器使用的磁光盤,�(jì)算機(jī)用磁記錄軟盤�??梢哉f(shuō),磁性材料與信息�、自�(dòng)化、機(jī)電一體化、國(guó)�、國(guó)民經(jīng)�(jì)的方方面面緊密相�(guān)。而通常�(rèn)�,磁性材料是指由�(guò)度元素鐵、鈷、鎳及其合金等能夠直接或間接�(chǎn)生磁性的物質(zhì)�
磁性材料具有磁有序的強(qiáng)磁性物�(zhì),廣義還包括可應(yīng)用其磁性和磁效�(yīng)的弱磁性及反鐵磁性物�(zhì)。磁性是物質(zhì)的一種基本屬�。物�(zhì)按照其內(nèi)部結(jié)�(gòu)及其在外磁場(chǎng)中的性狀可分為抗磁�、順磁�、鐵磁�、反鐵磁性和亞鐵磁性物�(zhì)。鐵磁性和亞鐵磁性物�(zhì)為強(qiáng)磁性物�(zhì),抗磁性和順磁性物�(zhì)為弱磁性物�(zhì)。磁性材料按性質(zhì)分為金屬和非金屬兩類,前者主要有電工�、鎳基合金和稀土合金等,后者主要是鐵氧體材�。按使用又分為軟磁材�、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸縮材料、磁記錄材料、磁電阻材料、磁泡材�、磁光材�,旋磁材料以及磁性薄膜材料等,反�(yīng)磁性材料基本磁性能的有磁化曲線、磁滯回線和磁損耗等�
永磁材料1、永磁材�
一�(jīng)外磁�(chǎng)磁化以后,即使在相當(dāng)大的反向磁場(chǎng)作用�,仍能保持一部或大部原磁化方向的磁�。對(duì)這類材料的要求是剩余磁感�(yīng)�(qiáng)度Br�,矯頑力BHC(即抗退磁能�)�(qiáng),磁能積(BH)(即給空間提供的磁�(chǎng)能量)�。相�(duì)于軟磁材料而言,它亦稱為硬磁材料�
永磁材料有合�、鐵氧體和金屬間化合物三類。①合金�:包括鑄�、燒�(jié)和可加工合金。鑄造合金的主要品種�:AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W);燒�(jié)合金有:Re-Co(Re代表稀土元素)、Re-Fe以及AlNi(Co�、FeCrCo�;可加工合金有:FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg�,后兩種中BHC較低者亦稱半永磁材料。②鐵氧體類:主要成分為MO·6Fe2O3,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等復(fù)合組分。③金屬間化合物類:主要以MnBi為代��
永磁材料有多種用途。①基于電磁力作用原理的�(yīng)用主要有:揚(yáng)聲器、話筒、電�、按�、電�(jī)、繼電器、傳感器、開�(guān)�。②基于磁電作用原理的應(yīng)用主要有:磁控管和行波管等微波電子管、顯像管、鈦�、微波鐵氧體器件、磁阻器�、霍爾器件等。③基于磁力作用原理的應(yīng)用主要有:磁軸承、選礦機(jī)、磁力分離器、磁性吸�、磁密封、磁黑板、玩�、標(biāo)牌、密碼鎖、復(fù)印機(jī)、控溫計(jì)等。其他方面的�(yīng)用還有:磁療、磁化水、磁麻醉��
根據(jù)使用的需�,永磁材料可有不同的�(jié)�(gòu)和形�(tài)。有些材料還有各向同性和各向異性之��
2、軟磁材�
它的功能主要是導(dǎo)磁、電磁能量的�(zhuǎn)換與傳輸。因�,對(duì)這類材料要求有較高的磁導(dǎo)率和磁感�(yīng)�(qiáng)�,同�(shí)磁滯回線的面積或磁損耗要�。與永磁材料相反,其Br和BHC越小越好,但飽和磁感應(yīng)�(qiáng)度Bs則越大越好�
軟磁材料的一種——鐵粉芯軟磁材料大體上可分為四類。①合金薄帶或薄片:FeNi(Mo)、FeSi、FeAl等。②非晶�(tài)合金薄帶:Fe�、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以適當(dāng)?shù)腟i、B、P和其他摻雜元�,又稱磁性玻璃。③磁介�(zhì)(鐵粉芯�:FeNi(Mo)、FeSiAl、羰基鐵和鐵氧體等粉�,經(jīng)電絕緣介�(zhì)包覆和粘合后按要求壓制成�。④鐵氧體:包括尖晶石型──M++ O·Fe2O3 (M++ 代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn�),磁鉛石型──Ba3Me2Fe24O41(Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其�(fù)合組�)�
軟磁材料的應(yīng)用甚�,主要用于磁性天�、電感器、變壓器、磁�、耳機(jī)、繼電器、振�(dòng)�、電視偏�(zhuǎn)�、電�、延遲線、傳感器、微波吸收材�、電磁鐵、加速器高頻加速腔、磁�(chǎng)探頭、磁性基片、磁�(chǎng)屏蔽、高頻淬火聚能、電磁吸�、磁敏元�(如磁熱材料作開關(guān))��
3、矩磁材料和磁記錄材�
主要用作信息記錄、無(wú)接點(diǎn)開關(guān)、邏輯操作和信息放大。這種材料的特�(diǎn)是磁滯回線呈矩形�
4、旋磁材�
具有�(dú)特的微波磁性,如導(dǎo)磁率的張量特�、法拉第旋轉(zhuǎn)、共振吸�、場(chǎng)�、相�、雙折射和自旋波等效�(yīng)。據(jù)此設(shè)�(jì)的器件主要用作微波能量的傳輸和轉(zhuǎn)�,常用的有隔離器、環(huán)行器、濾波器(固定式或電�(diào)式)、衰減器、相移器、調(diào)制器、開�(guān)、限幅器及延遲線�,還有尚在發(fā)展中的磁表面波和靜磁波器件(見微波鐵氧體器件�。常用的材料已形成系�,有Ni�、Mg�、Li�、YlG系和BiCaV系等鐵氧體材�;并可按器件的需要制成單�、多�、非晶或薄膜等不同的�(jié)�(gòu)和形�(tài)�
5、壓磁材�
這類材料的特�(diǎn)是在外加磁場(chǎng)作用下會(huì)�(fā)生機(jī)械形�,故又稱磁致伸縮材料,它的功能是作磁聲或磁力能量的轉(zhuǎn)�。常用于超聲波發(fā)生器的振�(dòng)頭、通信�(jī)的機(jī)械濾波器和電脈沖信號(hào)延遲線等,與微波技�(shù)�(jié)合則可制作微聲(或旋聲)器件。由于合金材料的�(jī)械強(qiáng)度高,抗振而不炸裂,故振動(dòng)頭多用Ni系和NiCo系合金;在小信號(hào)下使用則多用Ni系和NiCo系鐵氧體。非晶態(tài)合金中新出現(xiàn)的有較強(qiáng)壓磁性的品種,適宜于制作延遲線。壓磁材料的生產(chǎn)和應(yīng)用遠(yuǎn)不及前面四種材料�
磁性材料的�(yīng)用——變壓器磁性材料是生產(chǎn)、生�、國(guó)防科�(xué)技�(shù)中廣泛使用的材料。如制造電力技�(shù)中的各種電機(jī)、變壓器,電子技�(shù)中的各種磁性元件和微波電子�,通信技�(shù)中的濾波器和增感�,國(guó)防技�(shù)中的磁性水�、電磁炮,各種家用電器等。此�,磁性材料在地礦探測(cè)、海洋探�(cè)以及信息、能�、生�、空間新技�(shù)中也獲得了廣泛的�(yīng)��
磁性材料的用途廣�。主要是利用其各種磁特性和特殊效應(yīng)制成元件或器�;用于存�(chǔ)、傳輸和�(zhuǎn)換電磁能量與信息,或在特定空間產(chǎn)生一定強(qiáng)度和分布的磁�(chǎng);有�(shí)也以材料的自然形�(tài)而直接利�(如磁性液�)。磁性材料在電子技�(shù)�(lǐng)域和其他科學(xué)技�(shù)�(lǐng)域中都有重要的作��
�(shí)�(yàn)表明,任何物�(zhì)在外磁場(chǎng)中都能夠或多或少地被磁化,只是磁化的程度不同。根�(jù)物質(zhì)在外磁場(chǎng)中表�(xiàn)出的特�,物�(zhì)可地分為五類:順磁性物�(zhì),抗磁性物�(zhì),鐵磁性物�(zhì),亞磁性物�(zhì),反磁性物�(zhì)� 根據(jù)分子電流假說(shuō),物�(zhì)在磁�(chǎng)中應(yīng)該表�(xiàn)出大體相似的特�,但在此告訴我們物�(zhì)在外磁場(chǎng)中的特性差別很大.這反映了分子電流假說(shuō)的局限�。實(shí)際上,各種物�(zhì)的微觀�(jié)�(gòu)是有差異�,這種物質(zhì)�(jié)�(gòu)的差異性是物質(zhì)磁性差異的原因� 我們把順磁性物�(zhì)和抗磁性物�(zhì)稱為弱磁性物�(zhì),把鐵磁性物�(zhì)稱為�(qiáng)磁性物�(zhì)。通常所�(shuō)的磁性材料是指強(qiáng)磁性物�(zhì)。磁性材料按磁化后去磁的難易可分為軟磁性材料和硬磁性材�。磁化后容易去掉磁性的物質(zhì)叫軟磁性材�,不容易去碰的物�(zhì)叫硬磁性材�。一般來(lái)講軟磁性材料剩磁較小,硬磁性材料剩磁較��
1、磁性材料的磁化曲線 磁性材料的磁滯回線磁性材料是由鐵磁性物�(zhì)或亞鐵磁性物�(zhì)組成�,在外加磁場(chǎng)H 作用�,必有相�(yīng)的磁化強(qiáng)度M 或磁感應(yīng)�(qiáng)度B,它們隨磁場(chǎng)�(qiáng)度H 的變化曲線稱為磁化曲線(M~H或B~H曲線)。磁化曲線一般來(lái)�(shuō)是非線性的,具�2�(gè)特點(diǎn):磁飽和�(xiàn)象及磁滯�(xiàn)�。即�(dāng)磁場(chǎng)�(qiáng)度H足夠大時(shí),磁化強(qiáng)度M�(dá)到一�(gè)確定的飽和值Ms,繼�(xù)增大H,Ms保持不變;以及當(dāng)材料的M值達(dá)到飽和后,外磁場(chǎng)H降低為零�(shí),M并不恢復(fù)為零,而是沿MsMr曲線變化。材料的工作狀�(tài)相當(dāng)于M~H曲線或B~H曲線上的某一�(diǎn),該�(diǎn)常稱為工作點(diǎn)�
2、軟磁材料的常用磁性能參數(shù)
飽和磁感�(yīng)�(qiáng)度Bs:其大小取決于材料的成分,它所�(duì)�(yīng)的物理狀�(tài)是材料內(nèi)部的磁化矢量整齊排列�
剩余磁感�(yīng)�(qiáng)度Br:是磁滯回線上的特征參數(shù),H回到0�(shí)的B��
矩形比:Br∕Bs
矯頑力Hc:是表示材料磁化難易程度的量,取決于材料的成分及缺陷(雜�(zhì)、應(yīng)力等��
磁導(dǎo)率μ:是磁滯回線上任何�(diǎn)所�(duì)�(yīng)的B與H的比�,與器件工作狀�(tài)密切相關(guān)�
初始磁導(dǎo)率μi、磁�(dǎo)率μm、微分磁�(dǎo)率μd、振幅磁�(dǎo)率μa、有效磁�(dǎo)率μe、脈沖磁�(dǎo)率μp�
居里溫度Tc:鐵磁物�(zhì)的磁化強(qiáng)度隨溫度升高而下�,達(dá)到某一溫度�(shí),自�(fā)磁化消失,轉(zhuǎn)�?yōu)轫槾�?,該臨界溫度為居里溫度。它確定了磁性器件工作的上限溫度�
損耗P:磁滯損耗Ph及渦流損耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe � f2 t2 / ,� 降低,磁滯損耗Ph的方法是降低矯頑力Hc;降低渦流損耗Pe 的方法是減薄磁性材料的厚度t 及提高材料的電阻率ρ。在自由靜止空氣中磁芯的損耗與磁芯的溫升關(guān)系為:總功率耗散(mW�/表面積(cm2�
3、軟磁材料的磁性參�(shù)與器件的電氣參數(shù)之間的轉(zhuǎn)�
在設(shè)�(jì)軟磁器件�(shí),首先要根據(jù)電路的要求確定器件的電壓~電流特�。器件的電壓~電流特性與磁芯的幾何形狀及磁化狀�(tài)密切相關(guān)。設(shè)�(jì)者必須熟悉材料的磁化�(guò)程并拿握材料的磁性參�(shù)與器件電氣參�(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)�。設(shè)�(jì)軟磁器件通常包括三�(gè)步驟:正確選用磁性材料;合理確定磁芯的幾何形狀及尺�;根�(jù)磁性參�(shù)要求,模擬磁芯的工作狀�(tài)得到相應(yīng)的電氣參�(shù)�
(一) 粉芯� 1、磁粉芯 磁粉芯是由鐵磁性粉粒與絕緣介質(zhì)混合壓制而成的一種軟磁材�。由于鐵磁性顆粒很小(高頻下使用的�0.5�5 微米�,又被非磁性電絕緣膜物�(zhì)隔開,因�,一方面可以隔絕渦流,材料適用于較高頻率;另一方面由于顆粒之間的間隙效�(yīng),導(dǎo)致材料具有低�(dǎo)磁率及恒�(dǎo)磁特�;又由于顆粒尺寸小,基本上不�(fā)生集膚現(xiàn)�,磁�(dǎo)率隨頻率的變化也就較為穩(wěn)定。主要用于高頻電�。磁粉芯的磁電性能主要取決于粉粒材料的�(dǎo)磁率、粉粒的大小和形狀、它們的填充系數(shù)、絕緣介�(zhì)的含�、成型壓力及熱處理工藝等� 常用的磁粉芯有鐵粉芯、坡莫合金粉芯及鐵硅鋁粉芯三�� 磁芯的有效磁�(dǎo)率μe及電感的�(jì)算公式為� μe = DL/4N2S × 109 。其中:D 為磁芯平均直徑(cm�,L為電感量(享�,N 為繞線匝�(shù),S為磁芯有效截面積(cm2�� (1) 鐵粉� 常用鐵粉芯是由碳基鐵磁粉及樹脂碳基鐵磁粉�(gòu)成。在粉芯中價(jià)�。飽和磁感應(yīng)�(qiáng)度值在1.4T左右;磁�(dǎo)率范圍從22�100;初始磁�(dǎo)率μi隨頻率的變化�(wěn)定性好;直流電流疊加性能好;但高頻下?lián)p耗高。鐵粉芯初始磁導(dǎo)率隨直流磁場(chǎng)�(qiáng)度的變化。鐵粉芯初始磁導(dǎo)率隨頻率的變� (2)坡莫合金粉芯 坡莫合金粉芯主要有鉬坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯(High Flux)� MPP 是由81[%]Ni�2[%]Mo及Fe粉構(gòu)�。主要特�(diǎn)是:飽和磁感�(yīng)�(qiáng)度值在7500Gs左右;磁�(dǎo)率范圍大,從14�550;在粉末磁芯中具有的損�;溫度穩(wěn)定�,廣泛用于太空設(shè)備、露天設(shè)備等;磁致伸縮系�(shù)接近�,在不同的頻率下工作�(shí)�(wú)噪聲�(chǎn)�。主要應(yīng)用于300kHz以下的高品質(zhì)因素Q濾波器、感�(yīng)�(fù)載線�、諧振電�、在�(duì)溫度�(wěn)定性要求高的LC電路上常�、輸出電�、功率因素補(bǔ)償電路等, 在AC電路中常�, 粉芯中價(jià)格最�� 高磁通粉芯HF是由50[%]Ni�50[%]Fe粉構(gòu)�。主要特�(diǎn)是:飽和磁感�(yīng)�(qiáng)度值在15000Gs 左右;磁�(dǎo)率范圍從14�160;在粉末磁芯中具有的磁感�(yīng)�(qiáng)�,的直流偏壓能力;磁芯體積小。主要應(yīng)用于線路濾波器、交流電�、輸出電感、功率因素校正電路等, 在DC 電路中常�,高DC 偏壓、高直流電和低交流電上用得多。價(jià)格低于MPP� (3) 鐵硅鋁粉芯(Kool Mμ Cores� 鐵硅鋁粉芯由9[%]Al�5[%]Si, 85[%]Fe粉構(gòu)�。主要是替代鐵粉�,損耗比鐵粉芯低80[%],可�8kHz以上頻率下使�;飽和磁感在1.05T 左右;導(dǎo)磁率�26�125;磁致伸縮系�(shù)接近0,在不同的頻率下工作�(shí)�(wú)噪聲�(chǎn)生;比MPP有更高的DC偏壓能力;具有的性能�(jià)格比。主要應(yīng)用于交流電感、輸出電�、線路濾波器、功率因素校正電路等。有�(shí)也替代有氣隙鐵氧體作變壓器鐵芯使�� 2� 軟磁鐵氧體(Ferrites� 軟磁鐵氧體軟磁鐵氧體是以Fe2O3為主成分的亞鐵磁性氧化物,采用粉末冶金方法生�(chǎn)。有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等幾�,其中Mn-Zn鐵氧體的�(chǎn)量和用量,Mn-Zn鐵氧體的電阻率低,為1�10 歐姆-�,一般在100kHZ 以下的頻率使�。Cu-Zn、Ni-Zn鐵氧體的電阻率為102�104 歐姆-�,在100kHz�10 兆赫的無(wú)線電頻段的損耗小,多用在�(wú)線電用天線線圈、無(wú)線電中頻變壓�。磁芯形狀種類豐富,有E、I、U、EC、ETD�、方形(RM、EP、PQ)、罐形(PC、RS、DS)及圓形�。在�(yīng)用上很方�。由于軟磁鐵氧體不使用鎳等稀缺材料也能得到高磁導(dǎo)�,粉末冶金方法又適宜于大批量生產(chǎn),因此成本低,又�?yàn)槭菬Y(jié)物硬度大、對(duì)�(yīng)力不敏感,在�(yīng)用上很方便。而且磁導(dǎo)率隨頻率的變化特性穩(wěn)�,在150kHz以下基本保持不變。隨著軟磁鐵氧體的出�(xiàn),磁粉芯的生�(chǎn)大大減少了,很多原來(lái)使用磁粉芯的地方均被軟磁鐵氧體所代替� �(guó)�(nèi)外鐵氧體的生�(chǎn)廠家很多,在此僅以美�(guó)的Magnetics公司生產(chǎn)的Mn-Zn鐵氧體為例介紹其�(yīng)用狀�。分為三類基本材料:電信用基本材料、寬帶及EMI材料、功率型材料� 電信用鐵氧體的磁�(dǎo)率從750�2300, 具有低損耗因�、高品質(zhì)因素Q、穩(wěn)定的磁導(dǎo)率隨溫度/�(shí)間關(guān)�, 是磁�(dǎo)率在工作中下降最慢的一�,約�10年下�3[%]�4[%]。廣泛應(yīng)用于高Q濾波�、調(diào)諧濾波器、負(fù)載線�、阻抗匹配變壓器、接近傳感器。寬帶鐵氧體也就是常�(shuō)的高�(dǎo)磁率鐵氧�,磁�(dǎo)率分別有5000�10000�15000。其特性為具有低損耗因�、高磁導(dǎo)率、高阻抗/頻率特�。廣泛應(yīng)用于共模濾波�、飽和電�、電流互感器、漏電保�(hù)�、絕緣變壓器、信�(hào)及脈沖變壓器,在寬帶變壓器和EMI上多用。功率鐵氧體具有高的飽和磁感�(yīng)�(qiáng)�,為4000�5000Gs。另外具有低損�/頻率�(guān)系和低損�/溫度�(guān)�。也就是�(shuō),隨頻率增大、損耗上升不�;隨溫度提高、損耗變化不�。廣泛應(yīng)用于功率扼流�、并列式濾波�、開�(guān)電源變壓�、開�(guān)電源電感、功率因素校正電路� (�) 帶繞鐵芯 1、硅鋼片鐵芯 硅鋼片是一種合�,在純鐵中加入少量的硅(一般在4.5[%]以下)形成的鐵硅系合金稱為硅鋼。該類鐵芯具有的飽和磁感�(yīng)�(qiáng)度值為20000Gs;由于它們具有較好的磁電性能,又易于大批生產(chǎn),價(jià)格便�,機(jī)械應(yīng)力影響小等優(yōu)�(diǎn),在電力電子行業(yè)中獲得極為廣泛的�(yīng)�,如電力變壓器、配電變壓器、電流互感器等鐵�。是軟磁材料中產(chǎn)量和使用量的材料。也是電源變壓器用磁性材料中用量的材�。特別是在低頻、大功率下最為適�。常用的有冷軋硅鋼薄板DG3、冷軋無(wú)取向電工鋼帶DW、冷軋取向電工鋼帶DQ,適用于各類電子系統(tǒng)、家用電器中的中、小功率低頻變壓器和扼流�、電抗器、電感器鐵芯,這類合金韌性好,可以沖片、切割等加工,鐵芯有疊片式及卷繞�。但高頻�?lián)p耗急劇增加,一般使用頻率不超過(guò)400Hz。從�(yīng)用角度看,對(duì)硅鋼的選擇要考慮兩方面的因素:磁性和成本。對(duì)小型電機(jī)、電抗器和繼電器,可選純鐵或低硅鋼片;對(duì)于大型電�(jī),可選高硅熱軋硅鋼片、單取向或無(wú)取向冷軋硅鋼�;對(duì)變壓器常選用單取向冷軋硅鋼片。在工頻下使用時(shí),常用帶材的厚度�0.2~0.35毫米;在400Hz下使用時(shí),常�0.1毫米厚度為宜。厚度越�,價(jià)格越�� 2、坡莫合� 坡莫合金鐵芯坡莫合金常指鐵鎳系合�,鎳含量�30~90[%]范圍�(nèi)。是�(yīng)用非常廣泛的軟磁合金。通過(guò)適當(dāng)?shù)墓に嚕梢杂行У乜刂拼判阅?,比如超�(guò)105的初始磁�(dǎo)率、超�(guò)106的磁�(dǎo)�、低�2‰奧斯特的矯頑力、接�1或接�0的矩形系�(shù),具有面心立方晶體結(jié)�(gòu)的坡莫合金具有很好的塑�,可以加工成1μm的超薄帶及各種使用形�(tài)。常用的合金�1J50�1J79�1J85��1J50 的飽和磁感應(yīng)�(qiáng)度比硅鋼稍低一�,但磁導(dǎo)率比硅鋼高幾十�,鐵損也比硅鋼低2~3�。做成較高頻�(400~8000Hz)的變壓器,空載電流小,適合制�100W以下小型較高頻率變壓器�1J79 具有好的綜合性能,適用于高頻低電壓變壓器,漏電保�(hù)開關(guān)鐵芯、共模電感鐵芯及電流互感器鐵芯�1J85 的初始磁�(dǎo)率可�(dá)十萬(wàn)105以上,適合于作弱信號(hào)的低頻或高頻輸入輸出變壓�、共模電感及高精度電流互感器�� 3、非晶及納米晶軟磁合金(Amorphous and Nanocrystalline alloys� 硅鋼和坡莫合金軟磁材料都是晶�(tài)材料,原子在三維空間做規(guī)則排列,形成周期性的�(diǎn)陣結(jié)�(gòu),存在著晶粒、晶�、位�(cuò)、間隙原�、磁晶各向異性等缺陷,對(duì)軟磁性能不利。從磁性物理學(xué)上來(lái)�(shuō),原子不�(guī)則排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶態(tài)�(jié)�(gòu)�(duì)獲得�(yōu)異軟磁性能是十分理想的。非晶態(tài)金屬與合金是70年代�(wèn)世的一�(gè)新型材料�(lǐng)域。它的制備技�(shù)完全不同于傳�(tǒng)的方�,而是采用了冷卻速度大約為每秒一百萬(wàn)度的超急冷凝固技�(shù),從鋼液到薄帶成品一次成型,比一般冷軋金屬薄帶制造工藝減少了許多中間工序,這種新工藝被人們稱之為�(duì)傳統(tǒng)冶金工藝的一�(xiàng)革命。由于超急冷凝固,合金凝固時(shí)原子�(lái)不及有序排列�(jié)晶,得到的固�(tài)合金是長(zhǎng)程無(wú)序結(jié)�(gòu),沒有晶�(tài)合金的晶�、晶界存�,稱之為非晶合金,被稱為是冶金材料學(xué)的一�(xiàng)革命。這種非晶合金具有許多�(dú)特的性能,如�(yōu)異的磁�、耐蝕�、耐磨�、高的強(qiáng)�、硬度和韌�,高的電阻率和機(jī)電耦合性能�。由于它的性能�(yōu)�、工藝簡(jiǎn)�,從80年代開始成為�(guó)�(nèi)外材料科�(xué)界的研究開發(fā)重點(diǎn)。目前美、日、德�(guó)已具有完善的生產(chǎn)�(guī)模,并且大量的非晶合金產(chǎn)品逐漸取代硅鋼和坡莫合金及鐵氧體涌向市�(chǎng)� 中國(guó)自從70年代開始了非晶態(tài)合金的研究及開發(fā)工作,經(jīng)�(guò)“六五�、“七五�、“八五”期間的重大科技攻關(guān)�(xiàng)目的完成,共取得科研成果134�(xiàng),國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)2�(xiàng),獲專利16�(xiàng),已有近百�(gè)合金品種。鋼鐵研究總院現(xiàn)具有4條非晶合金帶材生�(chǎn)線、一條非晶合金元器件鐵芯生產(chǎn)�。生�(chǎn)各種定型的鐵�、鐵鎳基、鈷基和納米晶帶材及鐵芯,適用于逆變電源、開�(guān)電源、電源變壓器、漏電保�(hù)�、電感器的鐵芯元件,年產(chǎn)值近2000�(wàn)�?!熬盼濉闭诮⑶�?jí)鐵基非晶生產(chǎn)�,�(jìn)入國(guó)際先�(jìn)水平行列� 目前,非晶軟磁合金所�(dá)到的單項(xiàng)性能水平為: 初始磁導(dǎo)� μo = 14 × 104 鈷基非晶磁導(dǎo)� μm= 220 × 104 鈷基非晶矯頑� Hc = 0.001 Oe 鈷基非晶矩形� Br/Bs = 0.995 鈷基非晶飽和磁化�(qiáng)� 4πMs = 18300Gs 鐵基非晶電阻� ρ= 270μΩ/cm 常用的非晶合金的種類有:鐵基、鐵鎳基、鈷基非晶合金以及鐵基納米晶合金。其�(guó)家牌�(hào)及性能特點(diǎn)見表及圖所�,為便于�(duì)比,也列出晶�(tài)合金硅鋼�、坡莫合�1J79 及鐵氧體的相�(yīng)性能。這幾類材料各有不同的特點(diǎn),在不同的方面得到應(yīng)�� 牌號(hào)基本成分和特征: 1K101 Fe-Si-B 系快淬軟磁鐵基合� 1K102 Fe-Si-B-C 系快淬軟磁鐵基合� 1K103 Fe-Si-B-Ni 系快淬軟磁鐵基合� 1K104 Fe-Si-B-Ni Mo 系快淬軟磁鐵基合� 1K105 Fe-Si-B-Cr(及其他元�)系快淬軟磁鐵基合� 1K106 高頻低損耗Fe-Si-B 系快淬軟磁鐵基合� 1K107 高頻低損耗Fe-Nb-Cu-Si-B 系快淬軟磁鐵基納米晶合金 1K201 高脈沖磁�(dǎo)率快淬軟磁鈷基合� 1K202 高剩磁比快淬軟磁鈷基合金 1K203 高磁感低損耗快淬軟磁鈷基合� 1K204 高頻低損耗快淬軟磁鈷基合� 1K205 高起始磁�(dǎo)率快淬軟磁鈷基合� 1K206 淬態(tài)高磁�(dǎo)率軟磁鈷基合� 1K501 Fe-Ni-P-B 系快淬軟磁鐵鎳基合金 1K502 Fe-Ni-V-Si-B 系快淬軟磁鐵鎳基合金 400Hz: 硅鋼鐵芯 非晶鐵芯 功率(W) 45 45 鐵芯損�(W) 2.4 1.3 激磁功�(VA) 6.1 1.3 總重�(g) 295 276
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