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文檔簡介

1、軟、硬磁材料簡介軟、硬磁材料簡介 北京北冶功能材料有限公司北京北冶功能材料有限公司 王克棟王克棟軟磁合金分類 軟磁合金按基體化學成分基體化學成分(鐵氧體除外),可分 為鐵鎳系合金,鐵鋁系合金,鐵鈷系合金,鐵鎳 鈷系合金和硅鋼等. 按合金性能和用途,可分為耐蝕軟磁合金,溫度 補償合金,恒導磁合金,高硬度高電阻高導磁合 金,高飽和磁感應合金,磁頭用合金,高初始磁 導率合金,巨磁合金等. 按合金組織,可分為取向合金,非取向合金,晶 體合金,非晶合金,納米合金等. 永磁合金分類 按基體化學成分(陶瓷永磁體除外),可分為鐵 鈷釩合金,鐵鉻合金,鐵鉻鈷合金,鐵鉻鈷鉬合 金,鐵鈷鎢

2、合金,鋁鎳鈷合金,稀土永磁和釹鐵 硼等. 按制造工藝,可分為變形永磁,鑄造永磁,燒結 永磁,粘結永磁. 按合金組織可分為等軸晶,非等軸晶,晶體合金, 非晶和納米晶等. 軟、硬磁材料定義 Hc10A/cm為軟磁材料 Hc100A/cm為硬磁材料 軟磁合金的特性和用途 鋼鋼鐵氧體鐵氧體非晶與超微晶非晶與超微晶粉未粉未 鐵 硅鋼 FeNi坡莫合金 Permalloy Sendust ( FeSiAl ) FeCo FeAl Ferrites of various mixes permeabilities MPP Sendust High Flux Iron powder All with vario

3、us mixes and permeabilities 鐵基非晶非晶 鈷鈷基非晶非晶 FeNi基超微晶基超微晶 軟磁材料分類軟磁材料分類 Developed in 1900s 1930s1940-50s1970-80s Fe-Ni軟磁合金 鐵鎳系軟磁合金是含3090% Ni的鐵鎳二 元和金以及在此基礎上添加 Mo、Cu、Cr 等 元素的多元和金的軟磁材料的總稱。在國外 稱之為 Permalloy ,就是導磁合金的意思。 國內按譯音也稱之為坡莫合金。 坡莫合金自1913年發(fā)現以來,經不斷深入 研究,至今這類和金仍是性能最優(yōu)異、種類 最多樣、用途最廣泛的軟磁材料,稱得上是 軟磁合金的核心,占有特殊

4、重要的地位。 Fe-Ni軟磁合金的優(yōu)點 在弱磁場下具有高磁導率和低的矯頑力。 可通過調整成分和工藝,在很寬的范圍內控 制合金的磁性能,使該類合金的性能和種類 多樣化。 冷加工性能好,可軋成極薄帶 (0.0050.009mm厚),拔成細絲( 0.009) 使用范圍廣泛,幾乎遍及軟磁合金的一切應 用領域,成為通訊、廣播、宇航、雷達、計 算技術、儀器儀表中不可缺少的重要材料。 Fe-Ni軟磁合金的缺點 Ni含量高,成本高,價格較貴; 環(huán)境對合金性能影響大,特別是對應力、 沖擊、振動等十分敏感; 產品一致性差,這是由于合金對工藝因 素非常敏感; 生產設備復雜,工藝操作嚴格。 北冶Fe-Ni合金介紹 1

5、J46,1J50,1J5 4 FeNiMo 具有較高的飽 和磁感應強度 和磁導率 用于制作在中等磁 場中使用的各種變 壓器、繼電器、電 磁閥等鐵芯 1J76,1J77,1J7 9, 1J80,1J85,1J8 6 具有高的初始 磁導率(在弱的 磁場中) 用于制作在弱磁場 中使用的各種變壓 器、互感器、磁放 大器、扼流圈鐵芯 以及磁屏蔽 1J34,1J51,1J5 2, 1J65,1J67,1J8 3, 1J403 具有矩形磁滯 回線,較高的飽 和磁感應強度 和磁導率 用于制作在中等磁 場中使用的磁放大 器、阻流圈、整流 圈等 1J06具有較高的飽和磁感應強 度,低的剩余磁感應強度及 一定的抗大

6、氣腐蝕能力 用于制作電磁閥, 電磁離合器中的 鐵芯及電感元件 1J12具有較高的飽和磁感應強 度和磁導率,在部分領域可 替代中鎳坡莫合金 用于制作中等磁場 中使用的微電機磁 放大器和繼電器的 鐵芯 1J13具有較高的飽和磁致伸縮 系數和飽和磁感應強度 用于制作磁致伸 縮換能器元件 1J16較高磁導率,高電阻率,高 硬度. 用于制作變壓器、 繼電器鐵芯,磁屏蔽 以及分頻器中的高 頻元件 1J30,1J31,1J32, 1J33,1J38 在環(huán)境溫度范圍內, 磁感應強度隨溫度 變化而急劇變化,在 居里點溫度以下,磁 感隨溫度上升成直 線下降 用于制作電磁 回路和永磁回 路中的磁分路 補償元件 1J

7、36,1J116, 1J117,16X 較高的飽和磁感應 強度,較低的剩余磁 感應強度,在水氣、 鹽霧或肼類介質中 耐腐蝕 在受介質、溫度、 壓力影響條件下 工作的各種控制 系統的電磁閥 1J66 在較寬的磁場、溫 度和頻率范圍內,磁 導率變化很小. 用于制作恒電 感元件 1J22高飽和磁感應強 度,高居里點和高 磁致伸縮系數 電磁鐵極頭,力矩 馬達轉子,磁致伸 縮換能器鐵芯 1J87,1J88, 1J89,1J90 1J91 高初始磁導率,高 電阻率,高硬度,而 且磁性對應力不 敏感 各種磁帶機磁頭、 芯片以及錄音機、 高頻器件的鐵芯 1J75,1J77C 1J85C,1J87C 1J92,

8、1J95 具有高的初始磁 導率 用于制作磁頭外 殼、芯片、隔離片 等 寬溫耐應力高導磁合金 主要牌號:S1J81A(俄羅斯81HMA) 產品特點:具有較高初始磁導率,耐沖擊 和振動, 在較寬的溫度范圍內磁性能穩(wěn) 定。 產品用途:惡劣環(huán)境下的屏蔽材料。 與國外材料對比 Beiye Alloys VACVDMIMPHYMAGNETICS 1J36Permenorm 3601Magnifer 36Supra36UK 1J50Permenorm 5000Magnifer 50Supra5048 Alloy 1J55*PermaxMagnifer 53Satimphy 1J79MumetalMagnif

9、er 7904 MP130, MP160, MP200,M P 240 Permimphy, Supermi mpy L, LLS Permalloy 80 1J85Vacoperm 100Superalloy 1J77A* Ultraperm 10, 200, 250 常用軟磁材料的性能 Material Initial Relative Permeability Coercive Force Hc (A/m) Residual Field Br(Wb/m2) Saturation Field Bs(Wb/m2) Density (g/cm3) 鐵150-25080.772.157.85 純

10、鐵10K40.22.157.85 硅鋼900-170035-600.625-0.931.5-2.07.65 Fe-50Co10000.5-21.82.358.15 1J50400-170016-321.3-1.81.35-1.858.25 1J7910K-40K3-120.4-0.550.7-0.88.74 1J85, 1J7750K-120K0.2-40.4-0.550.65-0.758.77 非晶、納米晶軟磁合金 Fe基非晶 FeNi基非晶 FeNi基納米晶 Co基非晶 鐵基非晶合金 :80%Fe、其余為Si,B類金屬元素,典型 非晶成分Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 :1. 高

11、飽和磁感應強度(1.61.8T); 2. 與硅鋼片的損耗比較:磁導率、激磁電流 和鐵損等都優(yōu)于硅鋼片。特別是鐵損低(為 取向硅鋼片的1/31/5),代替硅鋼做配電 變壓器可節(jié)能6070。 :廣泛應用于配電變壓器、大功率開關電 源、脈沖變壓器、磁放大器、中頻變壓器及逆 變器鐵芯,適合于10kHz 以下頻率使用。 鐵鎳基非晶合金 :40%Ni、40%Fe及20%類金屬元素 :1. 具有中等飽和磁感應強度(0.8T)、 較高的初始磁導率和很高的最大磁導率以及高 的機械強度和優(yōu)良的韌性。2.在中、低頻率下 具有低的鐵損。3.空氣中熱處理不發(fā)生氧化, 經磁場退火后可得到很好的矩形回線。 :廣泛用于漏電開

12、關、精密電流互感器鐵 芯、磁屏蔽等。 鐵基納米晶合金 :鐵元素為主,加入少量的Nb、Cu、Si、B元 素所構成的合金,經快速凝固工藝形成一種非晶態(tài)材 料。熱處理后獲得直徑為1020 nm的微晶,彌散分 布在非晶態(tài)的基體上,被稱為微晶、納米晶材料。 :具有優(yōu)異的綜合磁性能,高飽和磁感、高初始 磁導率、低Hc,高磁感下的高頻損耗低,電阻率比 坡莫合金高。經縱向或橫向磁場處理,可得到高Br或 低Br 值。是目前市場上綜合性能最好的材料。 :廣泛應用于大功率開關電源、逆變電源、磁放 大器、高頻變壓器、高頻變換器、高頻扼流圈鐵芯、 電流互感器鐵芯、漏電保護開關、共模電感鐵芯。 鈷基非晶合金 :低的矯頑力

13、、較高的導磁率、低高頻損 耗,可實現磁芯和器件的小型化 :適合做磁頭、磁屏蔽及高頻弱信號變壓 器,磁通門應用也開發(fā)出來 牌號基本成分和特征 1k101 fe-si-b 系快淬軟磁鐵基合金 1k102 fe-si-b-c 系快淬軟磁鐵基合金 1k103 fe-si-b-ni 系快淬軟磁鐵基合金 1k104 fe-si-b-ni mo 系快淬軟磁鐵基合金 1k105 fe-si-b-cr(及其他元素)系快淬軟磁鐵基合金 1k106 高頻低損耗fe-si-b 系快淬軟磁鐵基合金 1k107 高頻低損耗fe-nb-cu-si-b 系快淬軟磁鐵基納米晶合金 1k201 高脈沖磁導率快淬軟磁鈷基合金 1k

14、202 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金 1k204 高頻低損耗快淬軟磁鈷基合金 1k205 高起始磁導率快淬軟磁鈷基合金 1k206 淬態(tài)高磁導率軟磁鈷基合金 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 永磁合金的特性和用途 磁鋼主要指標 剩磁Br 磁感矯頑力HcB 內稟矯頑力HcJ 最大磁能積(BH)max 鑄造AlNiCo合金 1931年以AlNiFe為基的永磁合金問世,1934- 1938年間AlNiCo永磁合金研制成功并已發(fā)現了 磁場熱處理的作用。 1960年AlNiCo5系的柱晶

15、合金研制成功,1962 年前后發(fā)現了添加各種合金元素對促進柱晶長 大的作用,1966年荷蘭研制成功AlNiCo8單晶 體(BH)max達13.4MGO。 中國于1971年研制成功AlNiCo8柱晶合金。 (BH)max達12.5MGO 典型鑄造AlNiCo合金 典型AlNiCo5永磁合金成分:C024, Ni14,Ao18,Cu3余Fe 典型AlNiCo8永磁合金成分:5Ti,C024, Ni14,Ao18,Cu3余Fe 磁滯合金冷軋帶 主要牌號:2J04、2J07、2J09、2J10、2J11 產品特點:在2-5KA/m范圍內具有良好的磁滯性 能,回火前加工性能好,改變回火溫度可使工 作磁場在很寬的范圍內變動。 產品用途:制做高效率的磁滯電動機轉子。 鐵鈷釩永磁合金 主要牌號:2J31、2J32、2J33 產品特點:具有較高飽和磁感應強度, 而且磁性能穩(wěn)定。 產品用途:制作形狀復雜的小截面永 磁元件。 鐵鈷鉬磁滯合金熱軋(鍛)棒材 主要牌號:2J21、2J23、2J25 產品特點:在中、高工作磁場下具有 良好的磁滯特性。 產品用途:制作整體磁滯電機轉子。 變形鐵鉻鈷永磁合金 主要牌號:2J8

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