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影响软磁合金性能的因素有哪些

发布时间: 04-12

软磁合金是在弱磁场中具有高的磁导率及低的矫顽力的一类合金。这类合金广泛应用于无线电电子工业、精密仪器仪表、遥控及自动控制系统中,综合起来主要用于能量转换和信息处理两大方面,是国民经济中的一种重要材料。

几种主要软磁合金的磁性能:

材 料初始磁导率
  μi/×103
最大磁导率
  μm/×103
矫顽力Hc
  /A·m-1
磁饱和
  Bs/T
居里温度
  Tc/℃
电阻率ρ/
  10-6Ω·m
中国牌号相应外国牌号
高纯铁(99.95%)
10042.1677010
Puron
工业纯铁(99.75%)0.155802.1577010DT-4lngot lron
低碳钢
3.880—1602.177012W23GH30~H60,ASTM1,2
Si1.75Fe0.285642.0274537W20H20,ASTM45
Si3Fe0.293562.0174047W10~W14H10~H14
取向Si3Fe1.4507.22.0173048Q10~Q11Z10~Z11
Ni50Fe4505.61.6480501J50Hyperm52
Ni79Mo4Fe20902.40.78455581J794-79 Mo-Permalloy
Ni80Mo5Fe553000. 50.78400651J85Supermalloy
Co49V2Fe0.85~880~962.4930401J22Permendur
Co49V2Fe0.860~7016~202.4930401J22(超)Supermeudur
Si9.5Al5.6Fe15110321.15001061J1Sendust
Al16Fe310020.763501501J16Alfend
Fe基非晶合金5602.41.564151301K101Metglass 2605S2
Co基非晶合金122000.14




FeNi基非晶合金
9000.640.782501801K501Metglass 2826
Fe基超微晶合金905000.41.2032080
Finemet
NiZn铁氧体0.05~0.5
40~1200.2~0.3150~500108

MnZn铁氧体22.5480.35~0.41708.107

影响软磁性能的因素:

软磁性能参量可分为两类:
(1)结构敏感型,如初始磁导率μi、最大磁导率μm、剩磁Br、矫顽力Hc、磁滞损耗Ph和涡流损耗Pe等。
(2)结构不敏感型,如饱和磁感Bs、居里温度Tc、磁致伸缩系数λs等。前者与磁化过程密切相关,而后者与合金的化学成分和微结构等有关。实践中发现有许多冶金和物理因素对软磁合金的磁性能有显著影响,
主要的影响因素有:

      成分化学成分是决定软磁合金性能的主要因素之一,例如在铁镍系合金中,好的软磁性能出现在镍含量为36%~83%的范围中。加入某些合金化元素如钼等,可提高电阻率,降低对应力的敏感性,同时提高起始磁导率,但饱和磁化强度和居里点有所下降。又如铁硅铝合金,磁性能与成分的关系更加密切,成分稍有偏差,磁性能会急剧下降。在铁钴合金中,随钴含量增大,饱和磁感应强度增大,居里点也随之增高,在35%Co时,Bs可达到2.4T以上。

      杂质某些杂质元素以间隙式或取代式固溶体存在于软磁合金中,造成晶格畸变,引起微观应力阻碍畴壁自由移动。某些元素不能固溶而形成碳、氮、氧的化合物,这些非磁性夹杂能使畴壁钉扎,从而使矫顽力增高、磁导率降低。对于优质的软磁合金,除了要求合金原材料纯净、杂质少以外,多采用真空熔炼和在纯干氢气或高真空中进行高温热处理,以进一步去除杂质。

      应力软磁合金的磁性能对应力十分敏感。在制造过程中的内应力,可使合金的磁导率下降、损耗增加。外力在 一定程度上也影响软磁合金的磁性能,特别是对较高性能的合金,其有害影响较大。因此,必须把铁芯装入保护盒内。外应力与磁致伸缩产生耦合会使磁化强度方向发生变化,引起应力各向异性。随加力方式不同,可使合金的导磁性能得到改善或恶化。

      晶粒取向晶体中存在着易磁化方向和难磁化方向,沿易磁化方向磁化时,磁性能较好。软磁合金主要经冷、热加工而成。热加工的材料的磁性,基本上是各向同性的,但经冷加工后,由于产生冷轧织构或结晶织构,使材料形成晶粒取向。沿不同方向磁化,其磁性能不同,铁镍和铁硅合金沿轧制方向具有更好的磁性能。因此,在使用中应沿轧制方向进行磁化。

      温度环境温度的变化,以及由损耗引起的铁芯温度的变化都将影响磁性能。随温度升高,原子排列倾向于混乱,自发磁化强度变小,磁导率和矫顽力的变化与磁晶各向异性和磁致伸缩系数随温度变化有关。

      冷轧带厚度厚度对冷轧软磁合金带材性能的影响在于:在交变磁场下由于涡流效应引起的涡流损耗与厚度的平方成正比。同时由于趋肤效应,要求在一定频率下合金的厚度应小于一定值。因此,在实际生产中用减薄厚度而降低涡流损耗,提高材料利用率。但厚度的减薄会使反常损耗增大,生产成本增加。


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标签:软磁合金  高温工艺  国机金属

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