软磁材料的特性揭阳

软磁材料的特性

软磁材料的特性 2011年12月25日 来源： 铁氧体材料的特性 铁氧体材料又称氧化物磁性材料，它是由铁和其它金属组成的复合氧化物，其磁性属亚铁磁性，是由被氧离子所隔开的磁性金属离子间产生超交换相互作用，从而使处于不同晶格位置上的磁性金属离子磁矩反向排列，若两者的磁矩不相等，则表现出强磁性。软磁铁氧体材料是各种铁氧体材料中产量最多，用途最广泛的一种。这类材料的主要特点是起始磁导率高和矫顽力低，主要的晶格结构为尖晶石结构。若按化学成分分类，软磁铁氧体材料主要有 MnZn 系、 NiZn 系、 MgZn 系三大类；若按应用特性参数分类，可分为高磁导率、功率铁氧体材料、高频铁氧体材料、高电阻率材料、甚高频软磁铁氧体材料(六角晶系高频铁氧体)、高频大功率铁氧体材料等MnZn 系铁氧体具有高的起始磁导率，较高的饱和磁感应强度，在无线电中频或低频范围有低的损耗，它是 1 兆赫兹以下频段范围磁性能最优良的铁氧体材料。常用的 MnZn 系铁氧体起始磁导率μ i =400-20000 ，饱和磁感应强度 Bs=400-530mT 。NiZn 系铁氧体使用频率 100kHz ～ 100MHz ，最高可使用到 300MHz 。这类材料磁导率较低，电阻率很高，一般为 105 ～ 107 Ω cm 。因此，高频涡流损耗小，是 1MHz 以上高频段磁性能最优良材料。常用 NiZn 系材料的磁导率μ i =5-1500 ，饱和磁感应强度 Bs=250-400mT 。MgZn 系铁氧体材料的电阻率较高，主要应用于制作显像管或显示管的偏转线圈磁芯。磁粉芯材料的特性 磁粉芯是由颗粒直径很小( 0.5~5 m m )的铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的磁芯，一般为环形，也有压制成 E 形的。磁粉芯的电磁特性取决于金属粉粒材料的导磁率、粉粒的大小与形状、填充系数、绝缘介质的含量、成型压力、热处理工艺等。磁粉芯主要用于电感铁芯，由于金属软磁粉末被绝缘材料包围，形成分散气隙，大大降低了金属软磁材料的高频涡流损耗，使磁粉芯具有抗饱和特性与宽频响应特性，特别适用于制作谐振电感、功率因数校正电感、输出滤波电感、 EMI 滤波器电感等。常用磁粉芯主要有铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量( High Flux )粉芯、坡莫合金粉芯( MPP )。铁粉芯由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成，由于价格低廉，铁粉芯至今仍然是用量最大的磁粉芯，磁导率为10～100。铁硅铝粉芯的典型成分为： 9%Al 、 55Si 、 85? 。由于在纯铁中加入了硅和铝，使材料的磁滞伸缩系数接近零，降低了材料将电磁能转化为机械能的能力，同时也降低了材料的损耗，使铁硅铝粉芯的损耗比铁粉芯的损耗低。铁硅铝粉芯的饱和磁感应强度在 1.05T 左右，磁导率有 26 、 60 、 75 、 90 、 125 等 5 种，比铁粉芯具有更强的抗直流偏磁能力。由于不含有机成分，铁硅铝粉芯不存在老化问题，工作温度可达 200 ℃。高磁通量( High Flux )粉芯的成分为： 50%Ni 、 50? ，饱和磁感应强度为 1.4T 左右，磁导率有 14 、 26 、 60 、 125 、 147 、 160 等，是磁粉芯中具有最强抗直流偏磁能力的材料(如磁导率为 60 的 HF 材料在 1000Oe 磁场下仍然没有饱和)，磁芯损耗与铁粉芯相近，比铁硅铝大许多。主要用在高 DC 偏压、大直流电和低频交流电路中，也用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因数校正电感等，价格高于铁粉芯和铁硅铝粉芯。钼坡莫合金粉芯( MPP )的成分为： 81%Ni 、 2%Mo 、 19? ，饱和磁感应强度较低，约为 0.75T ，磁导率变化范围大，从 14 到 550 ，磁滞伸缩系数接近零，温度稳定性极佳(磁导率小于 330 的材料从 -60 ℃ 到 80 ℃ 磁导率相对变化小于 0.4% )，在磁粉芯中具有最低的磁芯损耗，抗直流偏磁能力仅次于铁硅铝粉芯，由于含镍量高，价格也是磁粉芯中最贵的。硅钢与铁镍合金的特性硅钢(铁硅合金)具有稳定性好、环境适应性好和磁通密度高等特点，是电力和电子工业中用途最广、用量最大的一种软磁材料。 硅钢是立方晶系的多晶体金属合金，硅钢片的性能受硅含量、杂质( C 、 O 、 S 、 Mn 、 P 等)、晶粒取向、应力、晶粒尺寸、钢片厚度、钢片表面质量等七个因数的影响，提高硅钢片性能有三条主要措施：改变晶粒结构、调整硅含量和减少带材厚度。硅钢片又称电工钢板，按其制造工艺可分为热轧电工钢(含硅 2%-4.5% )、冷轧无取向硅钢(含硅 0.5%-3% )和冷轧取向硅钢(含硅约 3% )。 80 年代末， 已可以批量生产含硅量为 6.5% (磁滞伸缩在该成分下趋近于零)的无取向带材，可进一步降低噪声。铁镍合金又称坡莫( Permalloy )，含镍量在 30%-90% 范围内，主要形状为带材，主要特点是在弱、中磁场下有很高的磁导率和极小的矫顽力，加工性能好，有较好的防锈性能；经过特定的加工，可获得很好的磁性能，如超过十万的起始磁导率、超过百万的最大磁导率，小于 2 mOe 的矫顽力、接近 1 的矩形比系数、在相当宽的磁场范围内保持恒导磁率等。由于含有镊、钴等贵重元素，此类合金价格高，带材越薄、价格越昂贵。 非晶态合金与超微晶合金的特性 非晶态合金是一种新型软磁材料，在晶态材料中原子在空间作周期性的有序排列，形成所谓晶体点阵结构，而在非晶态材料中原子在空间的排列无序，不存在宏观的磁各向异性。非晶态材料具有优异的磁性和韧性，具有高的电阻率和机电耦合系数，具有耐腐蚀、耐磨、高强度、高硬度的良好的材料特性。非晶态合金是以铁 、镍、钴为基材制作的合金。 铁基非晶态合金铁含量在 80 ％左右，具有高的饱和磁感应强度和低的铁损 、低的价格。(end)

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