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1.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.2.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.3.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1.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,鐵鈷鎢合金,鋁鎳鈷合金,

2、稀土永磁和釹鐵硼等.2.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.3.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 per

3、meabilities 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(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)點在弱磁場下具有高

4、磁導率和低的矯頑力?？赏ㄟ^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(chǎn)品一致性差，這是由于合金對工藝因素非常敏感；生產(chǎn)設備復雜，工藝操作嚴格。北冶Fe-Ni合金介紹1J46,1J50,1J54FeNiMo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

5、使用的各種變壓器、繼電器、電磁閥等鐵芯1J76,1J77,1J79,1J80,1J85,1J86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1J34,1J51,1J52,1J65,1J67,1J83,1J403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

6、繼電器的鐵芯1J13具有較高的飽和磁致伸縮系數(shù)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(nèi),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1J36,1J116,1J117,16X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(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),磁導率變化很小.用于制作

7、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(shù)電磁鐵極頭,力矩馬達轉(zhuǎn)子,磁致伸縮換能器鐵芯1J87,1J88,1J89,1J901J91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1J75,1J77C1J85C,1J87C1J92,1J95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(chǎn)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(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 AlloysVACVDMIMPHYMAGNE

8、TICS1J36Permenorm 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 Perme

9、abilityCoercive 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.

10、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

11、）、 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(jīng)磁場退火后可得到很好的矩形回線。：廣泛用于漏電開關、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(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

12、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、較高的導磁率、低高頻損耗，可實現(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

13、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(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，1934-1

14、938年間AlNiCo永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(chǎn)品特點：在2-5KA/m范圍內(nèi)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(nèi)變動。產(chǎn)品用途：制做高效率的磁滯電動機轉(zhuǎn)子。 鐵鈷釩永磁合金 主要牌號：2J31、2J32、2J33產(chǎn)品特點：具有較高飽和磁感應強度， 而且磁性能穩(wěn)定。產(chǎn)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(chǎn)品特點：在中、高工作磁場下具有 良好的磁滯特性。產(chǎn)品用途：制作整體磁滯電機轉(zhuǎn)子。 變形鐵鉻鈷永磁合金主要牌號：2J83