磁性功能材料培訓(xùn)課件

第二章

磁性功能材料第二章磁性功能材料

第二節(jié)

軟磁材料2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料第二節(jié)軟磁材料2.1概述2.1概述

（一）發(fā)展歷史

（二）定義，基本要求

（三）分類2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述既容易磁化，又容易退磁功能：能量、信息的轉(zhuǎn)換、傳輸和存儲(chǔ)的作用。（一）發(fā)展歷史能夠迅速的響應(yīng)外磁場(chǎng)的變化，低損耗的獲得高磁感應(yīng)強(qiáng)度既容易磁化，又容易退磁功能：能量、信息的轉(zhuǎn)換、傳輸和存儲(chǔ)的作應(yīng)用廣泛，使用最多電工純鐵，硅鋼，坡莫合金：發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子變壓器、電感器、繼電器和鎮(zhèn)流器的鐵芯軟磁鐵氧體：變壓器、磁頭、開關(guān)等應(yīng)用廣泛，使用最多非晶，納米晶應(yīng)用廣泛，使用最多電工純鐵，硅鋼，坡莫合金：應(yīng)用廣泛，使用最磁性功能材料培訓(xùn)課件2.1概述

（一）發(fā)展歷史

（二）定義，基本要求

（三）分類2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述軟磁材料是具有低矯頑力、高磁導(dǎo)率的材料。（二）定義，基本要求（二）定義，基本要求基本要求：（1）高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（2）低的矯頑力（3）高的磁導(dǎo)率（μi，μmax）（4）穩(wěn)定性要好（5）損耗低基本要求：2.1概述

（一）發(fā)展歷史

（二）定義，基本要求

（三）分類2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述（三）軟磁材料的分類：按材料的成分電工純鐵Fe-Si合金Ni-Fe合金Fe-Al合金Fe-Co合金……晶態(tài)非晶態(tài)納米晶（三）軟磁材料的分類：按材料的成分晶態(tài)2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼（一）電工純鐵（二）電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述指純度在99.8%以上的鐵，且不含有任何故意添加的合金化元素。最早，最常用

資源豐富、價(jià)格低廉，具有良好的可加工性。

表2-3國(guó)產(chǎn)純鐵的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）

牌號(hào)名稱化學(xué)成分不大于CSiMnSPNiCrCuAlDT1沸騰純鐵0.040.030.100.0300.0150.200.100.15

DT2高純度沸騰純鐵0.0250.020.0350.0250.0150.200.100.15

DT3鎮(zhèn)靜純鐵0.040.200.200.0150.0200.200.100.200.55DT4無(wú)時(shí)效鎮(zhèn)靜純鐵0.0250.200.150.0150.0150.200.100.200.20~0.55（一）電工純鐵指純度在99.8%以上的鐵，且不含有任何故意添加的合金化元素表2-4國(guó)產(chǎn)電工純鐵的磁性（YB200-75）磁性等級(jí)牌號(hào)Hc/A·m-1

不大于μm

不小于磁感應(yīng)值（T）不小于

B400B800B2000B4000B8000普通DT3、DT4、DT5、DT6、DT89660001.41.51.671.711.8高級(jí)DT3A、DT4A、DT5A、DT6A、DT8A727000特級(jí)DT4E489000超級(jí)DT4C、DT6C3212000表2-4國(guó)產(chǎn)電工純鐵的磁性（YB200-75）磁性等級(jí)牌號(hào)影響電工純鐵性能的主要因素1.雜質(zhì)元素C,N,O,Mn,S,P,Ni,Cr，Cu，Al等。影響電工純鐵性能的主要因素1.雜質(zhì)元素C,N,O,在高溫時(shí)固溶的碳成為過(guò)飽和的間隙原子，造成晶格畸變，產(chǎn)生附加的內(nèi)應(yīng)力；以Fe3C的微粒析出，釘扎疇壁磁時(shí)效現(xiàn)象：電工純鐵在長(zhǎng)期使用過(guò)程中磁導(dǎo)率逐步下降，矯頑力上升（有時(shí)可達(dá)30%-50%）的現(xiàn)象。在高溫時(shí)固溶的碳成為過(guò)飽和的間隙原子，造成晶格畸變，產(chǎn)生附加

高溫，氫氣中退火

降低金屬中C含量；

緩慢退火，F(xiàn)e3C足夠的時(shí)間長(zhǎng)大；

人工時(shí)效防止磁時(shí)效發(fā)生的途徑：高溫，氫氣中退火降低金屬中C含量；防止磁時(shí)效2.冷加工在材料內(nèi)部產(chǎn)生缺陷和應(yīng)力，導(dǎo)致矯頑力提高，磁導(dǎo)率下降。

再結(jié)晶退火對(duì)于其他雜質(zhì)，改進(jìn)熔煉工藝，鋼液真空處理，盡量減少雜質(zhì)2.冷加工在材料內(nèi)部產(chǎn)生缺陷和應(yīng)力，導(dǎo)致矯頑力提高，磁導(dǎo)率用途：直流電機(jī)和電磁鐵鐵芯，繼電器鐵芯，永久磁路中的導(dǎo)磁體和磁屏蔽，電話中磁屏蔽，電機(jī)中用以導(dǎo)引直流磁通的磁極等。直流電機(jī)鐵芯用途：直流電機(jī)和電磁鐵鐵芯，繼電器鐵芯，永久磁路中的導(dǎo)磁體和磁性功能材料培訓(xùn)課件2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼（一）電工純鐵（二）電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述（二）電工鋼（Fe-Si合金）Fe-Si合金主要指低C（C≤0.015%，最好是≤0.005%與低Si（Si+Al≤1%）

和Si含量在0.5%-6.5%范圍內(nèi)的Fe-Si軟磁合金。（C<0.02%，Si:1.5%～4.5%的合金）（二）電工鋼（Fe-Si合金）Fe-Si合金主要指低Si在Fe的溶解度為15%，存在、、（FeSi）、（Fe5Si3）相。只有是鐵磁性的。Fe-Si相圖BCC結(jié)構(gòu)，<001>方向易磁化方向，<111>難磁化方向

性能與Si含量有關(guān)Si在Fe的溶解度為15%，存在、、（FeSi）、（影響Fe-Si合金磁性能的因素Si的含量

磁性能

機(jī)械性能

影響Fe-Si合金磁性能的因素Si的含量普通取向硅鋼

偏離角7°，Bs=1.82-1.85T高磁感取向硅鋼

偏離角3°，

Bs=1.92-1.95T2.雜質(zhì)元素——越低越好3.晶粒的取向類型和取向度普通取向硅鋼偏離角7°，Bs=1.82-1.85T2.主要工藝普通取向硅鋼高磁感取向硅鋼（A）方案（B）方案抑制劑MnS（或MnSe）AlN+MnSMnSe+Sb鑄坯加熱溫度/℃1350～13701280～14001350～1370?；瘻囟?℃不?；?00～9501100～1150900～950第一次冷軋壓下率/%7085～8760-70中間退火溫度/℃850～950

850～950第二次冷軋壓下率/%50～55

60～70脫碳退火溫度/℃

800～850（在濕H2+N2中）高溫退火溫度/℃1180～12001180～1200（820～900）×50hr+（1180～1200）主要工藝普通取向硅鋼高磁感取向硅鋼（A）方案（B）方案抑制劑項(xiàng)目類別硅含量（wt%）公稱厚度/mm熱軋硅鋼板（無(wú)取向）熱軋低硅鋼（熱軋電機(jī)鋼）1.0-2.50.50熱軋高硅鋼（熱軋變壓器鋼）3.0-4.50.35和0.50冷軋電工鋼板無(wú)取向電工鋼

（冷軋電機(jī)鋼）低碳電工鋼<0.50.35和0.50硅鋼>0.5~3.20.35和0.50取向硅鋼

（冷軋變壓器鋼）普通取向硅鋼2.9~3.30.20,0.23,0.27

0.30和0.50高磁感取向硅鋼2.9~3.3電工鋼板的分類項(xiàng)目類別硅含量（wt%）公稱厚度/mm熱軋硅鋼板（無(wú)取向）熱磁性功能材料培訓(xùn)課件2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述2.3Ni-Fe系軟磁合金

是指含鎳量在35%至90%的鎳鐵合金。

2.3Ni-Fe系軟磁合金是指含鎳量在35%至90%的Fe-Ni合金的磁性能隨成分變化關(guān)系圖：Ni含量在81%左右時(shí)，λs=0Ni含量在76%左右時(shí)，K=0Ni含量在50%左右時(shí)，Bs=1.6T最高在Ni3Fe成分點(diǎn)附近，有一個(gè)有序-無(wú)序轉(zhuǎn)變，緩冷時(shí)形成Ni3Fe有序相，使得K增大，磁導(dǎo)率μ下降。Fe-Ni合金的磁性能隨成分變化關(guān)系圖：Ni含量在81%左右高初始磁導(dǎo)磁合金：高磁感應(yīng)強(qiáng)度合金：高初始磁導(dǎo)磁合金：高磁感應(yīng)強(qiáng)度合金：通過(guò)調(diào)整Ni含量、添加第三、第四組元，或者采用磁場(chǎng)熱處理（形成縱向或橫向疇結(jié)構(gòu)）、應(yīng)力熱處理等手段，Ni-Fe合金可作成高導(dǎo)磁合金，高起始導(dǎo)磁率合金，高矩形比合金，恒導(dǎo)磁率合金等。通過(guò)調(diào)整Ni含量、添加第三、第四組元，79Ni-4~6Mo-Fe矩形磁滯回線Ni-Fe-M多元系軟磁合金低剩磁和恒導(dǎo)磁合金硬坡莫合金……幾種有代表性的Ni-Fe-M合金79Ni-4~6Mo-Fe幾種有代表性的Ni-Fe-M合金79Ni-4~6Mo-Fe

少量Mo代替Fe，使得電阻率提高，Tc和Bs稍有下降，但是Ni3Fe有序化溫度也有所下降，抑制了有序化，從而可以用一般的冷速得到無(wú)序的Ni3（FeMo）合金，使得λs，K趨于0，大大提高其磁導(dǎo)率。

79Ni-4~6Mo-Fe矩形磁滯回線Ni-Fe-M多元系軟磁合金65Ni-2Mo（Mn）-Fe合金Tc較高（約600℃），經(jīng)過(guò)真空軋制和縱向磁場(chǎng)熱（在T≤Tc附近的溫度施加一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與軋制方向即應(yīng)用方向平行）處理后，可獲得矩形磁滯回線的合金。磁存儲(chǔ)材料是電子計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器所用的磁性材料。較早應(yīng)用的是磁滯回線接近矩形的矩磁材料，利用其兩個(gè)剩磁態(tài)+Br和-Br表示計(jì)算機(jī)中的“1”和“0”狀態(tài)

矩形磁滯回線Ni-Fe-M多元系軟磁合金65Ni-2Mo（M低剩磁和恒導(dǎo)磁合金65Ni-1Mn-Fe合金，經(jīng)真空冶煉，冷軋到一定厚度的薄帶后，經(jīng)橫向磁場(chǎng)處理（在T≤Tc附近的溫度施加一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與軋面方向平行但與軋制方向垂直）后，即可獲得恒導(dǎo)磁和低剩磁的合金。低剩磁和恒導(dǎo)磁合金65Ni-1Mn-Fe合金，經(jīng)真空冶煉，冷

磁學(xué)特性制作工藝條件按JISC2531，各種坡莫合金的特色及用途按JIS2531的分類及記號(hào)材料名組成

（Fe為余量）初始磁導(dǎo)率μi最大磁導(dǎo)率μmax飽和磁通密度Bs/T矯頑力Hc

(A/m)電阻率

(ρ/(μΩ.m)坡莫合金78坡莫合金Fe78.5Ni80001000000.8640.16600℃急冷

坡莫合金PB（wt：40～50%）45坡莫合金Fe45Ni2500250001.62.40.451050℃退火第1種

（PB-N）高磁通密度材料（繼電器，變換器等）HipemikFe50Ni4000700001.60.40.41200℃氫氣氛退火MonimaxFe-47Ni-3Mo2000350001.50.80.81125℃氫氣氛退火第2種

（PC-S）高磁導(dǎo)率材料，高磁通密度材料（繼電器，變換器等）SinimaxFe-43Ni-3Si3000350001.10.80.9RadiometalFe-45Ni-5Cu2000200001.53.20.61050℃退火坡莫合金PC（wt%70~80%之外，還含有其他一些特殊成分1040AlloyFe-72Ni-14Cu-3Mo400001000000.60.20.61100℃氫氣氛退火第1種

（PC-N）高磁導(dǎo)率材料，變換器，磁屏蔽等）MumetalFe-77Ni-5Cu-2Cr200001000000.5240.61175℃氫氣氛退火Mo坡莫合金Fe-79Ni-4Mn200001000000.870.50.551000℃退火+合適冷卻速度第2種（PC-S）超高磁導(dǎo)率材料（環(huán)形鐵芯，變換器等）超坡莫合金Fe-79Ni-5Mo100006000000.630.160.61300℃退火+合適冷卻速度第3種

（PC-T）高磁導(dǎo)率材料，具有優(yōu)良的信號(hào)保真性（磁頭等）坡莫合金PD(wt%:35~40%)36坡莫合金Fe-36Ni3000200001.51.60.75

第1種

（PD-1）高電阻率，高磁導(dǎo)率材料（變換器等）第2種

（PD-2）高電阻率材料，磁導(dǎo)率的上升率?。ㄗ儞Q器等）坡莫合金PE（wt%45%~55%)Permenom5000ZFe-50Ni500400001.50.8-2.40.498%以上的冷軋變形+退火（再結(jié)晶組織(001)[001],矩形磁滯回線第1種

（PE-1）矩形磁滯回線材料（環(huán)型鐵芯，變換器等）DeltamaxFe-50Ni50020001.50.80.4第2種

（PE-2）矩形磁滯回線刺啦（變換器等）

磁學(xué)特性制作工藝條件按JISC2531，各種坡莫合2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金在純鐵的基礎(chǔ)上加入（0-33wt%）Al形成α-Fe（Al）固溶體，具有BCC結(jié)構(gòu)。在13.9%和32.6%處形成有序化合物Fe3Al和FeAl。在12%Al附近，處于有序態(tài)時(shí)，K趨于0，λs可高達(dá)100x10-6，可作為磁致伸縮材料。缺點(diǎn)：冷加工困難Fe-Al系軟磁合金合金牌號(hào)品種厚度μiμmaxHc

（A/m)B(T)Bs(T)λs1316熱軋薄板0.356000300003.980.65（B30）0.4

1313熱軋帶材0.35360-6605000～10000501.1（B30）

35x10-61312熱軋帶材0.35250025000121.2（B30）0.5

116冷軋帶0.52000～550015000～50000481.35（B30）0.5

2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金在純鐵的基礎(chǔ)上加入在Fe中加入Co，可使合金的Bs提高，當(dāng)Co含量為40%時(shí)，Bs約為2.4T，Tc高達(dá)980℃缺點(diǎn)：昂貴，加工性能較差少量添加元素如V，Cr可改善冷加工性能Fe-Co系軟磁合金在Fe中加入Co，可使合金的Bs提高，當(dāng)Co含量為40%時(shí)，2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述2.5鐵氧體軟磁材料

鐵氧體是指鐵的氧化物和其他一種或幾種金屬氧化物組成的復(fù)合氧化物等，是具有亞鐵磁性的強(qiáng)磁性材料。如Mn-Zn系、Ni-Zn系，Mg-Zn系、Li-Zn系和Cu-Zn系等。軟磁鐵氧體材料一般要求有高磁導(dǎo)率、高M(jìn)s、低Hc、低損耗、高電阻率和高溫度穩(wěn)定性等。在使用時(shí)由于用途不同，對(duì)性能的要求有所側(cè)重。MnZn鐵氧體，在500kHz以下使用性能優(yōu)越NiZn鐵氧體，在1MHz以上使用時(shí)，性能優(yōu)越Co2Zn鐵氧體，在幾百兆赫茲以上使用2.5鐵氧體軟磁材料鐵氧體是指鐵的氧化物2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述2.6納米晶，非晶軟磁材料傳統(tǒng)晶態(tài)軟磁材料非晶軟磁材料1970年前后10-5～103K/s108K/s鍛造，熱軋，冷軋快淬成薄帶有序，周期性排列遠(yuǎn)程無(wú)序，近程有序（一）非晶軟磁材料2.6納米晶，非晶軟磁材料傳統(tǒng)晶態(tài)軟磁材料非晶軟磁材料19鐵磁性：近鄰原子間的電子靜電交換作用磁性功能材料培訓(xùn)課件長(zhǎng)程無(wú)序磁晶各向異性為零近程有序磁致伸縮不為零非晶材料的軟磁特性主要取決于磁致伸縮的大小長(zhǎng)程無(wú)序磁晶各向異性為零非晶材料的軟磁特性非晶態(tài)軟磁合金的基本成分和磁性Fe、Co、Ni──類金屬B、C、P、Si等Fe、Co、Ni──過(guò)渡金屬Zr、Hf、Nb等非晶態(tài)軟磁合金的基本成分和磁性高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度低鐵損非晶合金Fe-BFe-B-SiFe-B-Si-CBs：Fe81B13.5Si3.5C，F(xiàn)e80B20降低鐵損：Fe78B13Si9

高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度低鐵損非晶合金Fe-BBs：F磁性功能材料培訓(xùn)課件高磁導(dǎo)率非晶態(tài)合金磁致伸縮系數(shù)接近0Co：Fe=94：6Co：Mn=90.7：9.3目前高磁導(dǎo)率合金：Co-FeCo-Fe-NiCo-Mn高磁導(dǎo)率非晶態(tài)合金磁致伸縮系數(shù)接近0目前高磁導(dǎo)率合金：磁性功能材料培訓(xùn)課件（二）納米晶軟磁合金（二）納米晶軟磁合金非晶材料

缺點(diǎn)：Bs較低，存在晶化傾向Fe-Co基納米晶：

Bs2T左右非晶材料磁性功能材料培訓(xùn)課件磁性功能材料培訓(xùn)課件磁性功能材料培訓(xùn)課件踏實(shí)，奮斗，堅(jiān)持，專業(yè)，努力成就未來(lái)。11月-2211月-22Saturday,November5,2022弄虛作假要不得，踏實(shí)肯干第一名。00:37:1900:37:1900:3711/5/202212:37:19AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。11月-2200:37:1900:37Nov-2205-Nov-22重于泰山，輕于鴻毛。00:37:1900:37:1900:37Saturday,November5,2022不可麻痹大意，要防微杜漸。11月-2211月-2200:37:1900:37:19November5,2022加強(qiáng)自身建設(shè)，增強(qiáng)個(gè)人的休養(yǎng)。2022年11月5日12:37上午11月-2211月-22追求卓越，讓自己更好，向上而生。05十一月202212:37:19上午00:37:1911月-22嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。十一月2212:37上午11月-2200:37November5,2022重規(guī)矩，嚴(yán)要求，少危險(xiǎn)。2022/11/50:37:1900:37:1905November2022好的事情馬上就會(huì)到來(lái)，一切都是最好的安排。12:37:19上午12:37上午00:37:1911月-22每天都是美好的一天，新的一天開啟。11月-2211月-2200:3700:37:1900:37:19Nov-22務(wù)實(shí)，奮斗，成就，成功。2022/11/50:37:19Saturday,November5,2022抓住每一次機(jī)會(huì)不能輕易流失，這樣我們才能真正強(qiáng)大。11月-222022/11/50:37:1911月-22謝謝大家！踏實(shí)，奮斗，堅(jiān)持，專業(yè)，努力成就未來(lái)。11月-2211月-258第二章

磁性功能材料第二章磁性功能材料

第二節(jié)

軟磁材料2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料第二節(jié)軟磁材料2.1概述2.1概述

（一）發(fā)展歷史

（二）定義，基本要求

（三）分類2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述既容易磁化，又容易退磁功能：能量、信息的轉(zhuǎn)換、傳輸和存儲(chǔ)的作用。（一）發(fā)展歷史能夠迅速的響應(yīng)外磁場(chǎng)的變化，低損耗的獲得高磁感應(yīng)強(qiáng)度既容易磁化，又容易退磁功能：能量、信息的轉(zhuǎn)換、傳輸和存儲(chǔ)的作應(yīng)用廣泛，使用最多電工純鐵，硅鋼，坡莫合金：發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子變壓器、電感器、繼電器和鎮(zhèn)流器的鐵芯軟磁鐵氧體：變壓器、磁頭、開關(guān)等應(yīng)用廣泛，使用最多非晶，納米晶應(yīng)用廣泛，使用最多電工純鐵，硅鋼，坡莫合金：應(yīng)用廣泛，使用最磁性功能材料培訓(xùn)課件2.1概述

（一）發(fā)展歷史

（二）定義，基本要求

（三）分類2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述軟磁材料是具有低矯頑力、高磁導(dǎo)率的材料。（二）定義，基本要求（二）定義，基本要求基本要求：（1）高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（2）低的矯頑力（3）高的磁導(dǎo)率（μi，μmax）（4）穩(wěn)定性要好（5）損耗低基本要求：2.1概述

（一）發(fā)展歷史

（二）定義，基本要求

（三）分類2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述（三）軟磁材料的分類：按材料的成分電工純鐵Fe-Si合金Ni-Fe合金Fe-Al合金Fe-Co合金……晶態(tài)非晶態(tài)納米晶（三）軟磁材料的分類：按材料的成分晶態(tài)2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼（一）電工純鐵（二）電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述指純度在99.8%以上的鐵，且不含有任何故意添加的合金化元素。最早，最常用

資源豐富、價(jià)格低廉，具有良好的可加工性。

表2-3國(guó)產(chǎn)純鐵的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）

牌號(hào)名稱化學(xué)成分不大于CSiMnSPNiCrCuAlDT1沸騰純鐵0.040.030.100.0300.0150.200.100.15

DT2高純度沸騰純鐵0.0250.020.0350.0250.0150.200.100.15

DT3鎮(zhèn)靜純鐵0.040.200.200.0150.0200.200.100.200.55DT4無(wú)時(shí)效鎮(zhèn)靜純鐵0.0250.200.150.0150.0150.200.100.200.20~0.55（一）電工純鐵指純度在99.8%以上的鐵，且不含有任何故意添加的合金化元素表2-4國(guó)產(chǎn)電工純鐵的磁性（YB200-75）磁性等級(jí)牌號(hào)Hc/A·m-1

不大于μm

不小于磁感應(yīng)值（T）不小于

B400B800B2000B4000B8000普通DT3、DT4、DT5、DT6、DT89660001.41.51.671.711.8高級(jí)DT3A、DT4A、DT5A、DT6A、DT8A727000特級(jí)DT4E489000超級(jí)DT4C、DT6C3212000表2-4國(guó)產(chǎn)電工純鐵的磁性（YB200-75）磁性等級(jí)牌號(hào)影響電工純鐵性能的主要因素1.雜質(zhì)元素C,N,O,Mn,S,P,Ni,Cr，Cu，Al等。影響電工純鐵性能的主要因素1.雜質(zhì)元素C,N,O,在高溫時(shí)固溶的碳成為過(guò)飽和的間隙原子，造成晶格畸變，產(chǎn)生附加的內(nèi)應(yīng)力；以Fe3C的微粒析出，釘扎疇壁磁時(shí)效現(xiàn)象：電工純鐵在長(zhǎng)期使用過(guò)程中磁導(dǎo)率逐步下降，矯頑力上升（有時(shí)可達(dá)30%-50%）的現(xiàn)象。在高溫時(shí)固溶的碳成為過(guò)飽和的間隙原子，造成晶格畸變，產(chǎn)生附加

高溫，氫氣中退火

降低金屬中C含量；

緩慢退火，F(xiàn)e3C足夠的時(shí)間長(zhǎng)大；

人工時(shí)效防止磁時(shí)效發(fā)生的途徑：高溫，氫氣中退火降低金屬中C含量；防止磁時(shí)效2.冷加工在材料內(nèi)部產(chǎn)生缺陷和應(yīng)力，導(dǎo)致矯頑力提高，磁導(dǎo)率下降。

再結(jié)晶退火對(duì)于其他雜質(zhì)，改進(jìn)熔煉工藝，鋼液真空處理，盡量減少雜質(zhì)2.冷加工在材料內(nèi)部產(chǎn)生缺陷和應(yīng)力，導(dǎo)致矯頑力提高，磁導(dǎo)率用途：直流電機(jī)和電磁鐵鐵芯，繼電器鐵芯，永久磁路中的導(dǎo)磁體和磁屏蔽，電話中磁屏蔽，電機(jī)中用以導(dǎo)引直流磁通的磁極等。直流電機(jī)鐵芯用途：直流電機(jī)和電磁鐵鐵芯，繼電器鐵芯，永久磁路中的導(dǎo)磁體和磁性功能材料培訓(xùn)課件2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼（一）電工純鐵（二）電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述（二）電工鋼（Fe-Si合金）Fe-Si合金主要指低C（C≤0.015%，最好是≤0.005%與低Si（Si+Al≤1%）

和Si含量在0.5%-6.5%范圍內(nèi)的Fe-Si軟磁合金。（C<0.02%，Si:1.5%～4.5%的合金）（二）電工鋼（Fe-Si合金）Fe-Si合金主要指低Si在Fe的溶解度為15%，存在、、（FeSi）、（Fe5Si3）相。只有是鐵磁性的。Fe-Si相圖BCC結(jié)構(gòu)，<001>方向易磁化方向，<111>難磁化方向

性能與Si含量有關(guān)Si在Fe的溶解度為15%，存在、、（FeSi）、（影響Fe-Si合金磁性能的因素Si的含量

磁性能

機(jī)械性能

影響Fe-Si合金磁性能的因素Si的含量普通取向硅鋼

偏離角7°，Bs=1.82-1.85T高磁感取向硅鋼

偏離角3°，

Bs=1.92-1.95T2.雜質(zhì)元素——越低越好3.晶粒的取向類型和取向度普通取向硅鋼偏離角7°，Bs=1.82-1.85T2.主要工藝普通取向硅鋼高磁感取向硅鋼（A）方案（B）方案抑制劑MnS（或MnSe）AlN+MnSMnSe+Sb鑄坯加熱溫度/℃1350～13701280～14001350～1370?；瘻囟?℃不?；?00～9501100～1150900～950第一次冷軋壓下率/%7085～8760-70中間退火溫度/℃850～950

850～950第二次冷軋壓下率/%50～55

60～70脫碳退火溫度/℃

800～850（在濕H2+N2中）高溫退火溫度/℃1180～12001180～1200（820～900）×50hr+（1180～1200）主要工藝普通取向硅鋼高磁感取向硅鋼（A）方案（B）方案抑制劑項(xiàng)目類別硅含量（wt%）公稱厚度/mm熱軋硅鋼板（無(wú)取向）熱軋低硅鋼（熱軋電機(jī)鋼）1.0-2.50.50熱軋高硅鋼（熱軋變壓器鋼）3.0-4.50.35和0.50冷軋電工鋼板無(wú)取向電工鋼

（冷軋電機(jī)鋼）低碳電工鋼<0.50.35和0.50硅鋼>0.5~3.20.35和0.50取向硅鋼

（冷軋變壓器鋼）普通取向硅鋼2.9~3.30.20,0.23,0.27

0.30和0.50高磁感取向硅鋼2.9~3.3電工鋼板的分類項(xiàng)目類別硅含量（wt%）公稱厚度/mm熱軋硅鋼板（無(wú)取向）熱磁性功能材料培訓(xùn)課件2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述2.3Ni-Fe系軟磁合金

是指含鎳量在35%至90%的鎳鐵合金。

2.3Ni-Fe系軟磁合金是指含鎳量在35%至90%的Fe-Ni合金的磁性能隨成分變化關(guān)系圖：Ni含量在81%左右時(shí)，λs=0Ni含量在76%左右時(shí)，K=0Ni含量在50%左右時(shí)，Bs=1.6T最高在Ni3Fe成分點(diǎn)附近，有一個(gè)有序-無(wú)序轉(zhuǎn)變，緩冷時(shí)形成Ni3Fe有序相，使得K增大，磁導(dǎo)率μ下降。Fe-Ni合金的磁性能隨成分變化關(guān)系圖：Ni含量在81%左右高初始磁導(dǎo)磁合金：高磁感應(yīng)強(qiáng)度合金：高初始磁導(dǎo)磁合金：高磁感應(yīng)強(qiáng)度合金：通過(guò)調(diào)整Ni含量、添加第三、第四組元，或者采用磁場(chǎng)熱處理（形成縱向或橫向疇結(jié)構(gòu)）、應(yīng)力熱處理等手段，Ni-Fe合金可作成高導(dǎo)磁合金，高起始導(dǎo)磁率合金，高矩形比合金，恒導(dǎo)磁率合金等。通過(guò)調(diào)整Ni含量、添加第三、第四組元，79Ni-4~6Mo-Fe矩形磁滯回線Ni-Fe-M多元系軟磁合金低剩磁和恒導(dǎo)磁合金硬坡莫合金……幾種有代表性的Ni-Fe-M合金79Ni-4~6Mo-Fe幾種有代表性的Ni-Fe-M合金79Ni-4~6Mo-Fe

少量Mo代替Fe，使得電阻率提高，Tc和Bs稍有下降，但是Ni3Fe有序化溫度也有所下降，抑制了有序化，從而可以用一般的冷速得到無(wú)序的Ni3（FeMo）合金，使得λs，K趨于0，大大提高其磁導(dǎo)率。

79Ni-4~6Mo-Fe矩形磁滯回線Ni-Fe-M多元系軟磁合金65Ni-2Mo（Mn）-Fe合金Tc較高（約600℃），經(jīng)過(guò)真空軋制和縱向磁場(chǎng)熱（在T≤Tc附近的溫度施加一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與軋制方向即應(yīng)用方向平行）處理后，可獲得矩形磁滯回線的合金。磁存儲(chǔ)材料是電子計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器所用的磁性材料。較早應(yīng)用的是磁滯回線接近矩形的矩磁材料，利用其兩個(gè)剩磁態(tài)+Br和-Br表示計(jì)算機(jī)中的“1”和“0”狀態(tài)

矩形磁滯回線Ni-Fe-M多元系軟磁合金65Ni-2Mo（M低剩磁和恒導(dǎo)磁合金65Ni-1Mn-Fe合金，經(jīng)真空冶煉，冷軋到一定厚度的薄帶后，經(jīng)橫向磁場(chǎng)處理（在T≤Tc附近的溫度施加一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與軋面方向平行但與軋制方向垂直）后，即可獲得恒導(dǎo)磁和低剩磁的合金。低剩磁和恒導(dǎo)磁合金65Ni-1Mn-Fe合金，經(jīng)真空冶煉，冷

磁學(xué)特性制作工藝條件按JISC2531，各種坡莫合金的特色及用途按JIS2531的分類及記號(hào)材料名組成

（Fe為余量）初始磁導(dǎo)率μi最大磁導(dǎo)率μmax飽和磁通密度Bs/T矯頑力Hc

(A/m)電阻率

(ρ/(μΩ.m)坡莫合金78坡莫合金Fe78.5Ni80001000000.8640.16600℃急冷

坡莫合金PB（wt：40～50%）45坡莫合金Fe45Ni2500250001.62.40.451050℃退火第1種

（PB-N）高磁通密度材料（繼電器，變換器等）HipemikFe50Ni4000700001.60.40.41200℃氫氣氛退火MonimaxFe-47Ni-3Mo2000350001.50.80.81125℃氫氣氛退火第2種

（PC-S）高磁導(dǎo)率材料，高磁通密度材料（繼電器，變換器等）SinimaxFe-43Ni-3Si3000350001.10.80.9RadiometalFe-45Ni-5Cu2000200001.53.20.61050℃退火坡莫合金PC（wt%70~80%之外，還含有其他一些特殊成分1040AlloyFe-72Ni-14Cu-3Mo400001000000.60.20.61100℃氫氣氛退火第1種

（PC-N）高磁導(dǎo)率材料，變換器，磁屏蔽等）MumetalFe-77Ni-5Cu-2Cr200001000000.5240.61175℃氫氣氛退火Mo坡莫合金Fe-79Ni-4Mn200001000000.870.50.551000℃退火+合適冷卻速度第2種（PC-S）超高磁導(dǎo)率材料（環(huán)形鐵芯，變換器等）超坡莫合金Fe-79Ni-5Mo100006000000.630.160.61300℃退火+合適冷卻速度第3種

（PC-T）高磁導(dǎo)率材料，具有優(yōu)良的信號(hào)保真性（磁頭等）坡莫合金PD(wt%:35~40%)36坡莫合金Fe-36Ni3000200001.51.60.75

第1種

（PD-1）高電阻率，高磁導(dǎo)率材料（變換器等）第2種

（PD-2）高電阻率材料，磁導(dǎo)率的上升率?。ㄗ儞Q器等）坡莫合金PE（wt%45%~55%)Permenom5000ZFe-50Ni500400001.50.8-2.40.498%以上的冷軋變形+退火（再結(jié)晶組織(001)[001],矩形磁滯回線第1種

（PE-1）矩形磁滯回線材料（環(huán)型鐵芯，變換器等）DeltamaxFe-50Ni50020001.50.80.4第2種

（PE-2）矩形磁滯回線刺啦（變換器等）

磁學(xué)特性制作工藝條件按JISC2531，各種坡莫合2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金在純鐵的基礎(chǔ)上加入（0-33wt%）Al形成α-Fe（Al）固溶體，具有BCC結(jié)構(gòu)。在13.9%和32.6%處形成有序化合物Fe3Al和FeAl。在12%Al附近，處于有序態(tài)時(shí)，K趨于0，λs可高達(dá)100x10-6，可作為磁致伸縮材料。缺點(diǎn)：冷加工困難Fe-Al系軟磁合金合金牌號(hào)品種厚度μiμmaxHc

（A/m)B(T)Bs(T)λs1316熱軋薄板0.356000300003.980.65（B30）0.4

1313熱軋帶材0.35360-6605000～10000501.1（B30）

35x10-61312熱軋帶材0.35250025000121.2（B30）0.5

116冷軋帶0.52000～550015000～50000481.35（B30）0.5

2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金在純鐵的基礎(chǔ)上加入在Fe中加入Co，可使合金的Bs提高，當(dāng)Co含量為40%時(shí)，Bs約為2.4T，Tc高達(dá)980℃缺點(diǎn)：昂貴，加工性能較差少量添加元素如V，Cr可改善冷加工性能Fe-Co系軟磁合金在Fe中加入Co，可使合金的Bs提高，當(dāng)Co含量為40%時(shí)，2.1概述2.2電工純鐵和電工鋼2.3Fe-Ni合金2.4Fe-Al系和Fe-Co系軟磁合金2.5鐵氧體軟磁材料2.6非晶，納米晶軟磁材料2.1概述2.5鐵氧體軟磁材料

鐵氧體是指鐵的氧化物和其他一種或幾種金屬氧化物組成的復(fù)合氧化物等，是具有亞鐵磁性的強(qiáng)磁性材料。如Mn-Zn系、Ni-Zn系，Mg-Zn系、Li-Zn系和Cu-Zn系等。軟磁鐵氧體材料一般要求有高磁導(dǎo)率、高M(jìn)s、低Hc、低損耗、高電阻率和高溫度穩(wěn)定性等