磁性材料与器件 第四章 软磁材料课件.ppt

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1、第4章软磁材料☞衡量软磁材料的重要指标☞提高起始磁导率的途径☞金属软磁材料☞铁氧体软磁材料☞非晶及纳米晶软磁材料本章讲述的主要内容：能够迅速响应外磁场的变化，且能低耗损地获得高磁感应强度的材料。4.1衡量软磁材料的重要指标起始磁导率高矫顽力HC小饱和磁感应强度MS高磁损耗小稳定性好与MS平方成正比；与K1和λS成反比；与内应力σ和杂质浓度β成反比降低HC的方法与提高μi的方法相一致调节配方4.2提高起始磁导率的途径降低磁晶各向异性常数K1和磁致伸缩系数λS改善材料的显微结构降低内应力σ提高饱和磁化强度M

2、SMS很难调整，效果不明显是最有效的方法，从配方和工艺上使K1→0，λS→0降低杂质和气孔的含量，增大晶粒尺寸，材料的织构化4.3金属软磁材料电工纯铁硅钢坡莫合金其它软磁合金铁铝合金铁硅铝合金铁钴合金4.3.1电工纯铁指纯度在99.8％以上的铁是最早，最常用的纯金属软磁材料面心立方体心立方升温、加压降温、降压结构与磁性的变化相结构随温度和压力变化结构和磁性随温度变化相结构的变化导致磁性变化Fe-C相图Fe3Cd-Feg-Fea-FeL012345671600140012001000800600400T/℃

3、c/%Fe含碳量影响磁性能c增加（↑）主要是因为碳对畴壁移动形成阻碍作用Cu、Mn、Si、N、O、S等也会对软磁性能产生不利影响max减少（↓）Hc上升（↑）电工纯铁的主要用途磁铁的铁芯和磁极继电器的磁路和各种零件感应式和电磁式测量仪表的各种零件扬声器的磁路电话中的振动膜电机中用以导引直流磁通的磁极冶金原料…………电工用纯铁主要用于制造：4.3.2硅钢电工纯铁只能在直流磁场下工作，在交变磁场中，涡流损耗大电阻率（↑），涡流损耗（↓）硅钢也称硅钢片或电工钢片碳的质量分数c在0.02％以下，硅的质量分数为1.

4、5％～4.5％的Fe合金在纯铁中加入硅，形成固溶体，这样硅钢的性能60Hz，B=1T,厚度为0.35mm冷轧无取向硅钢片评价和用途添加适量硅，K（↓），s（↓），铁损（↓）因此是非常优秀的软磁材料和交流电器的理想材料主要用于：扼流圈各种形式的电动机、发电机和变压器电磁机构继电器测量仪表…………已经成为用量最大的磁性材料4.3.3坡莫合金坡莫合金源于英文permalloy是指镍的质量分数为30％～90％的镍铁合金坡莫合金具有很高的磁导率，成分范围宽而且磁性能可以通过改变成分和热处理工艺等进行调节坡莫合金中含有Ni

5、，因此磁学特性优于硅钢价格贵于硅钢合金成分与磁学特性急冷是防止Ni3Fe相析出典型成分在Ni为70%~80%的范围内，具有最佳的综合软磁性能：Ni在81％附近，磁致伸缩系数s＝0Ni在76％附近，磁各向异性常数K＝0但是，饱和磁通密度较低，Ni又是高价金属材料所以通常采用Ni为40％～50％的坡莫合金通过退火除杂后，具有高磁通，较高磁导率可以满足实用要求坡莫合金的用途高磁导率的铁芯材料磁屏蔽材料恒磁导率脉冲变压器各种矩磁合金热磁合金磁致伸缩合金…………坡莫合金主要用于：4.3.4其他软磁合金铁铝合金铁铝

6、合金是以铁和铝为主要成分的软磁材料通过调解铝的含量，可以获得满足不同要求的软磁材料：高的磁导率高的电阻率高的饱和磁致伸缩系数高的硬度、强度和耐磨性…………铁铝合金价格低廉，常作为铁镍合金的替代品。其主要用于磁屏蔽，小功率变压器，继电器，微电机，讯号放大铁芯，超声波换能器元件，磁头等铁硅铝合金又称仙台斯特合金，是1932年在日本仙台被开发出来的成分为Fe-9.6Si-5.4Al在该成分时，合金的磁致伸缩系数s和磁各向异性常数K1几乎同时趋于零，并且具有高磁导率和低矫顽力。同时，不需要高价的Co和Ni，而且电阻率高

7、、耐磨性好，所以作为磁头磁芯材料材料比较理想。铁钴合金铁钴合金具有高的饱和磁化强度，在Co为35％时，最大饱和磁化强度达到2.45T。在Co为50％左右的铁钴合金，具有高的饱和磁化强度，高的初始磁导率和最大磁导率。铁钴合金通常用作直流电磁铁铁芯、极头材料、航空发电机定子材料以及电话受话器的振动膜片等。此外，由于铁钴合金具有较高的饱和磁致伸缩系数，也是一种很好的磁致伸缩合金。4.4铁氧体软磁材料软磁铁氧体最早由Snock于1935年研制成功的这类材料具有窄而长的磁滞回线，矫顽力HC小，既容易获得磁性，也容易失去

8、磁性。软磁铁氧体的磁性来源于亚铁磁性，故饱和磁化强度MS较金属低，但比金属软磁的电阻率要高得多，因此具有良好的高频特性。在弱电高频技术领域，软磁铁氧体具有独特的优点，广泛地应用于有线通讯、无线通讯、广播、电视、航天技术及其它电子科技中用作电感元件和变压器等。其应用频率从几百赫的音频范围到千兆赫的微波频段。发展最早，应用最广的一类铁氧体材料软磁铁氧体材料类别软磁铁氧体材料