軟、硬磁材料簡介

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磁合金分類軟磁合金按基體化學(xué)成分基體化學(xué)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(bǔ)償合金,恒導(dǎo)磁合金,高硬度高電阻高導(dǎo)磁合金,高飽和磁感應(yīng)合金,磁頭用合金,高初始磁導(dǎo)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(xué)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,鐵鈷鎢合金,鋁鎳鈷合金,稀土永磁和釹鐵硼

2、等.按制造工藝,可分為變形永磁,鑄造永磁,燒結(jié)永磁,粘結(jié)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 various mixes and permeabilities

3、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 1930s1940-50s1970-80sFe-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(chǔ)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(dǎo)磁合金的意思。國內(nèi)按譯音也稱之為坡莫合金。 坡莫合金自1913年發(fā)現(xiàn)以來，經(jīng)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，占有特殊重要的地位。Fe-Ni軟磁合金的優(yōu)點(diǎn)在弱磁場下具有高磁導(dǎo)率和低的矯頑力?？赏?/p>

4、過調(diào)整成分和工藝，在很寬的范圍內(nèi)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(xì)絲（ 0.009）使用范圍廣泛，幾乎遍及軟磁合金的一切應(yīng)用領(lǐng)域，成為通訊、廣播、宇航、雷達(dá)、計(jì)算技術(shù)、儀器儀表中不可缺少的重要材料。Fe-Ni軟磁合金的缺點(diǎn)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(yīng)力、沖擊、振動等十分敏感；產(chǎn)品一致性差，這是由于合金對工藝因素非常敏感；生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜，工藝操作嚴(yán)格。北冶Fe-Ni合金介紹1J46,1J50,1J54FeNiMo具有較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率用于制作在中等磁場中使用的各種變壓器、繼電器

5、、電磁閥等鐵芯1J76,1J77,1J79,1J80,1J85,1J86具有高的初始磁導(dǎo)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1J34,1J51,1J52,1J65,1J67,1J83,1J403具有矩形磁滯回線,較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)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(yīng)強(qiáng)度,低的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度及一定的抗大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(yīng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率,在部分領(lǐng)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(jī)磁放大器和繼電器的鐵芯1J13具有

6、較高的飽和磁致伸縮系數(shù)和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度用于制作磁致伸縮換能器元件1J16較高磁導(dǎo)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(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨溫度變化而急劇變化,在居里點(diǎn)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(bǔ)償元件1J36,1J116,1J117,16X較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,較低的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度,在水氣、鹽霧或肼類介質(zhì)中耐腐蝕在受介質(zhì)、溫度、壓力影響條件下工作的各種控制系統(tǒng)的電磁閥1J66在較寬的磁場、溫度和頻率范圍內(nèi),磁導(dǎo)率變化很小.用于制作恒電感元件1J22高飽和

7、磁感應(yīng)強(qiáng)度,高居里點(diǎn)和高磁致伸縮系數(shù)電磁鐵極頭,力矩馬達(dá)轉(zhuǎn)子,磁致伸縮換能器鐵芯1J87,1J88,1J89,1J901J91高初始磁導(dǎo)率,高電阻率,高硬度,而且磁性對應(yīng)力不敏感各種磁帶機(jī)磁頭、芯片以及錄音機(jī)、高頻器件的鐵芯1J75,1J77C1J85C,1J87C1J92,1J95具有高的初始磁導(dǎo)率用于制作磁頭外殼、芯片、隔離片等寬溫耐應(yīng)力高導(dǎo)磁合金主要牌號：S1J81A（俄羅斯81HMA）產(chǎn)品特點(diǎn)：具有較高初始磁導(dǎo)率，耐沖擊和振動, 在較寬的溫度范圍內(nèi)磁性能穩(wěn)定。產(chǎn)品用途：惡劣環(huán)境下的屏蔽材料。 與國外材料對比Beiye AlloysVACVDMIMPHYMAGNETICS1J36Perm

8、enorm 3601Magnifer 36Supra36UK1J50Permenorm 5000Magnifer 50Supra5048 Alloy1J55*PermaxMagnifer 53Satimphy1J79MumetalMagnifer 7904 MP130, MP160, MP200,MP 240Permimphy, Supermimpy L, LLSPermalloy 801J85Vacoperm 100Superalloy1J77A*Ultraperm 10, 200, 250常用軟磁材料的性能MaterialInitial Relative PermeabilityCoerc

9、ive Force Hc (A/m)Residual Field Br(Wb/m2)Saturation Field Bs(Wb/m2)Density (g/cm3)鐵150-25080.772.157.85純鐵10K40.22.157.85硅鋼900-170035-600.625-0.931.5-2.07.65Fe-50Co10000.5-21.82.358.151J50400-170016-321.3-1.81.35-1.858.251J7910K-40K3-120.4-0.550.7-0.88.741J85, 1J7750K-120K0.2-40.4-0.550.65-0.758.77非

10、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. 高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（1.61.8T）； 2. 與硅鋼片的損耗比較：磁導(dǎo)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(yīng)用于配電變壓器、大功率開關(guān)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(yīng)強(qiáng)度（0.8T）、 較高的初始磁導(dǎo)率和

11、很高的最大磁導(dǎo)率以及高的機(jī)械強(qiáng)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(jīng)磁場退火后可得到很好的矩形回線。：廣泛用于漏電開關(guān)、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(gòu)成的合金，經(jīng)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(dǎo)率、低Hc，高磁感下的高頻損耗低，電阻率比坡莫合金高。經(jīng)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(yīng)用于大功率開關(guān)電源、逆

12、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(hù)開關(guān)、共模電感鐵芯。鈷基非晶合金 ：低的矯頑力、較高的導(dǎo)磁率、低高頻損耗，可實(shí)現(xiàn)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(yīng)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

13、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(dǎo)率快淬軟磁鈷基合金1k202 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(dǎo)率快淬軟磁鈷基合金1k206 淬態(tài)高磁導(dǎo)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(biāo)剩磁Br磁感矯頑力HcB內(nèi)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

14、磁合金研制成功并已發(fā)現(xiàn)了磁場熱處理的作用。1960年AlNiCo5系的柱晶合金研制成功，1962年前后發(fā)現(xiàn)了添加各種合金元素對促進(jìn)柱晶長大的作用，1966年荷蘭研制成功AlNiCo8單晶體(BH)max達(dá)13.4MGO。中國于1971年研制成功AlNiCo8柱晶合金。(BH)max達(dá)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(chǎn)品特點(diǎn)：在2-5KA/m范圍內(nèi)具有良好的磁滯性

15、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(nèi)變動。產(chǎn)品用途：制做高效率的磁滯電動機(jī)轉(zhuǎn)子。 鐵鈷釩永磁合金 主要牌號：2J31、2J32、2J33產(chǎn)品特點(diǎn)：具有較高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度， 而且磁性能穩(wěn)定。產(chǎn)品用途：制作形狀復(fù)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(chǎn)品特點(diǎn)：在中、高工作磁場下具有 良好的磁滯特性。產(chǎn)品用途：制作整體磁滯電機(jī)轉(zhuǎn)子。 變形鐵鉻鈷永磁合金主要牌號：2J83、2J84、2J85產(chǎn)品特點(diǎn)：磁能積相當(dāng)于鑄造鋁鎳鈷5, 加工性能好。產(chǎn)品用途：形狀復(fù)雜的小截面永磁元件。 變形永磁鋼主要牌號：2J63、2J64、2J65 、2J67產(chǎn)品特點(diǎn)：磁能積較低,但易于加工。產(chǎn)品用途：適用于一般磁性能要求,做磁針 及其他永磁元件。CUNIFE永磁合金化學(xué)成分: Cu:60%, Ni:20