软磁材料的分类介绍1——合金类.docx

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1、软磁材料的分类介绍（1）合金类1 .硅钢硅钢是一种合金，在纯铁中加入少量的硅（一般在4.5%以下）形成的铁硅系合金称为 硅钢，该类铁芯具有*高的饱和磁感应强度值为20000岛斯；由于它们具有较好的磁电性能, 又易于大批生产，价格便宜，机械应力影响小等优点，在电力电子行业中获得极为广泛的应 用，如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。硅钢是软磁材料中产量和使用量*大的材料。也是电源变压器用磁性材料中用量*大的材 料。特别是在低频、大功率下*为适用。常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带 DW、冷轧取向电工钢带DQ,适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器 和扼流圈、电抗器

2、、电感器铁芯，这类合金韧性好，可以冲片、切割等加工，铁芯有叠片式 及卷绕式。但高频下损耗急剧增加，一般使用频率不超过400Hz。从应用角度看，对硅钢的选择要考虑两方面的因素：磁性和成本。对小型电机、电抗器 和继电器，可选纯铁或低硅钢片：对于大型电机，可选高硅热轧硅钢片、单取向或无取向冷 轧硅钢片；对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。在工频下使用时，常用带材的厚度为 0.20.35亳米；在400HZ下使用时，常选0.1毫米厚度为宜。厚度越薄，价格越高。2 .坡莫合金坡莫合金常指铁锲系合金，锲含量在3090%范围内。是应用非常广泛的软磁合金。通 过适当的工艺，可以有效地控制磁性能，比如超过十万的初始磁

3、导率、超过一百万的*大磁 导率、低到千分之二奥斯特的矫顽力、接近1或接近零的矩形系数，具有面心立方晶体结构 的坡莫合金具有很好的塑性，可以加工成1微米的超薄带及各种使用形态。常用的坡莫合金 有 IJ50、IJ79、1J85 等。1J50的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些，但磁导率比硅钢高几十倍，铁损也比硅钢低 23倍。做成较高频率（4008000Hz）的变压器，空载电流小，适合制作100瓦以下小型较 高频率变压器。1J79具有好的综合性能，适用于高频低电压变压器，漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及 电流互感器铁芯。1J85的初始磁导率可达十万以上，适合于作弱信号的低频或高频输入输出变压器、共模电 感

4、及高精度电流互感器等。3 .非晶合金(AmorPhOllS alloys)硅钢和坡莫合金软磁材料都是晶态材料，原子在三维空间做规则排列，形成周期性的点 阵结构，存在着晶粒、晶界、位错、间隙原子、磁晶各向异性等缺陷，对软磁性能不利。从 磁性物理学上来说，原子不规则排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶态结构对获得优异软 磁性能是十分理想的。非晶态金属与合金是70年代问世的一个新型材料领域。它的制备技术完全不同于传统的方 法，而是采用了冷却速度大约为每秒一百万度的超急冷凝固技术，从钢液到薄带成品一次成 型，比一般冷轧金属薄带制造工艺减少了许多中间工序，这种新工艺被人们称之为对传统冶 金工艺的一项革由于

5、超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合 金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，称之为非晶合金，被称为是冶金材料 学的一项革*o这种非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度 和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成 为国内外材料科学界的研究开发重点.目前美、日、德国已具有完善的生产规模，并且大量 的非晶合金产品逐渐取代硅钢和坡莫合金及铁氧体涌向市场。常用的非晶合金的种类有：铁基、铁银基、钻基非晶合金以及铁基纳米晶合金。3.1 铁基非晶合金(Fe-based amorphous alloys)铁基

6、非晶合金是由80%Fe及20%Si1B类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度 (1.54T),铁基非晶合金与硅钢的损耗比较，磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅 钢片的特点，特别是铁损低(为取向硅钢片的1/31/5),代替硅钢做配电变压器可节能 60-70%o铁基非晶合金的带材厚度为0.03亳米左右，广泛应用于配电变压器、大功率开 关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯,适合于IOkHZ以下频率使用。3.2 铁锲基非晶合金(Fe-Ni based-amorphous alloy)铁银基非晶合金是由40%Ni、40%Fe及20%Si,B类金属元素所构成,它具有中等饱和 磁感应强

7、度(08T)、较高的初始磁导率和很高的*大磁导率以及高的机械强度和优良的韧 性。在中、低频率下具有低的铁损。空气中热处理不发生氧化，经磁场退火后可得到很好的 矩形回线。价格比1J79便宜3050%。铁银基非晶合金的应用范围与中银坡莫合金相对 应,但铁损和高的机械强度远比晶态合金优越；广泛用于漏电开关、精密电流互感器铁芯、 磁屏蔽等。铁银基非晶合金是国内开发*早，也是目前国内非晶合金中应用量*大的非晶品种， 年产量近200吨左右。空气中热处理不发生氧化铁银基非晶合金(1K503)获得国家发明 专*和美国利权。3.3 钻基非晶合金(CO based-amorphous alloy)钻基非晶合金是由

8、80%Co及20%Si,B类金属元素所构成，在所有的非晶合金中具有* 高的导磁率，同时具有较低的饱和磁感应强度、低矫顽力、低损耗、优异的耐磨性和耐蚀性, 良好的温度稳定性和时效稳定性，耐冲击振动。一般用在要求严格的军工电源中的变压器、 电感等，替代坡莫合金和铁氮体，但价格高。4 .微晶(纳米晶)合金(Nanocrystalline alloy)纳米晶特殊的非晶合金，铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的Nb、Cu. Si、 B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处理后 可获得直径为10-20纳米的微晶,弥散分布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料或 纳米晶材料。纳米晶材料具有优异的综合磁性能：高饱和磁感(1.2T)、高初始磁导率(8万)、低 Hc(0.32AM),高磁感下的高频损耗低(P05T 20kHz=30 Wkg),电阻率为80微欧厘米, 比坡莫合金(50-60微欧厘米)高,经纵向或横向磁场处理，可得到高Br(0.9)或低Br值 (1000Gs)o纳米晶是目前市场上综合性能*好的材料;适用频率范围：50HZ-IOOkHz, *佳频率范围：20kHz-50kHz4,广泛应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频变压器、高频变 换器、高频扼流圈铁芯、电流互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯.