《金属软磁材料》PPT课件

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1、金属软磁材料（铁硅系合金铁硅铝系合金）材091091555孙冬冬1.软磁材料2.铁硅系合金3.铁硅铝系合金一.软磁材料概述软磁材料-softmgneticmaterial具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。如硅钢片、纯铁等。特点是易磁化、易去磁且磁滞回线较窄。软磁材料常用来制作电机、变压器、电磁铁等电器的铁心。软磁材料易于磁化，广泛用于电工设备和电子设备中。应用最多的软磁材料是铁硅合金（硅钢片）以及各种软磁铁氧体等。简史RalphHadfield在英国中部Sheffield市，他父亲的钢铁厂工作时，注意到一对转动着的齿轮，由于生产上的错误，使硅含量过高(超过1.5

2、%)而损坏。经过多年的试验后，W.F.Barrett，W.Brown和B.A.Haffield在1900~1903年间，写出了揭示硅铁的重要性的一系列论文。他们指出:加入硅和铝可有效的降低铁的磁滞损失并增加导磁率和电阻率。虽然铝对铁的影响和硅相似，但因铝含有氧化物，使铝铁不能成为工业用的重要产品。据上述的原因，制造者们都竞相生产工业上理想的铁硅合金。生产工业用理想的硅钢制品的能力，是世界电力工业发展的重要因素。软磁材料-应用1.强电流器件的应用，一般在准静态或低频，大电流下使用；如电磁铁，功率变压器，电机等的铁芯。2.弱电流器件的应用，一般在频率较高，弱电流下使

3、用。如通讯设备中接收天线线圈的磁芯，电子线路中的小变压器铁芯等。软磁材料-性能由于软磁材料在不同的情况下使用，因此，根据不同使用条件，它应具备下面的不同性质。在准静态或低频电流下，它应具备的性能为：1.在低磁场下，就能磁化达到它的饱和磁化强度的百分之80-90，即它的起始磁导率要高，而且饱和磁化强度也要高。2.没有（尽可能小）晶体各向异性。3.磁致神缩常数要小，避免应力使它产生各向异性；这类大都是金属或合金软磁材料。如在交变磁场中使用，软磁材料的磁滞迴线应尽可能小。因磁损失和磁滞迴线的面积成正比。低频时，要求软磁材料有高起始磁导率，高饱和磁化强度和低矫顽力。但在

4、较高频率使用时，饱和磁化强度高的要求要受限制。在十分高频使用时，由于涡流损失与频率的平方成正比，故要求软磁材料有高电阻是最重要的；大都使用铁氧体软磁材料软磁材料-类别1.纯铁和铁硅钢，其矫顽力在2-100奥斯特之间；起始磁导率和饱和磁化强度的乘积等于1.6-2.3（T).2.铁鈷软磁合金，其矫顽力在15-100奥斯特之间；起始磁导率和饱和磁化强度的乘积等于1.8-2.4（T).3.铁镍合金：其矫顽力在0.5-10奥斯特之间。起始磁导率和饱和磁化强度的乘积等于0.6-1.5（T).4.软磁铁氧体，其矫顽力在2-100之间，起始磁导率和饱和磁化强度的乘积等于0.1-

5、0.4（T).上世纪后期出现的非晶和微晶软磁材料发展很快。主要因为这类软磁没有磁各向异性；而且电阻率高，非晶的矫顽力只有0.1奥斯特，仅为铁硅钢的十分之一，磁滞迴线和损失都小。所以发展很快。而且还在发展中。二.铁硅合金铁硅合金Fe-Sialloy含硅0.5%～4.5%的铁合金。为硅在铁中的置换固溶体，属立方晶系。饱和磁感应强度为1.6～1.9T，铁损1～8W/kg。除了冲片使用外，常做成薄带，卷绕成铁芯。采用冷轧或进而热处理的方法获取结构(晶粒定向排列)。电力工业中用于电机、变压器等。电子工业中主要用于电源变压器、磁放大器等。铁硅相图产品规格①硅钢片为减少涡流损

6、耗，需将铁硅合金热轧成0.35或0.5毫米的片材，冲成一定形状，叠片使用，因此一般称为硅钢片。它在电力工业中的用量最大，所以也常叫电工钢。②冷轧铁硅合金带，在沿轧制方向形成高斯织构，在轧制方向使用时能充分利用其磁性能，降低损耗。根据使用频率不同，带的厚度也不同（一般为0.02—0.2毫米）。实际应用时要将冷轧铁硅合金带绝缘，卷绕，最后制成一定形状（如E形，C形等）的磁芯。铁硅合金铁芯电机变压器电源变压器磁放大器铁硅合金的磁性能铁心损耗随Si含量上升而下降，其主要原因是可降低磁晶各向异性能，通过高温退火可消除有害杂质和缺陷（因压缩γ相范围）以及提高电阻率。在高饱和

7、磁感应强度材料中，Si含量对损耗的影响明显。铁硅合金的饱和磁致伸缩系数λs、电阻率ρ、饱和磁感应强度Bs、磁晶各向异性常数K1、居里温度TC等磁性能随硅质量分数的变化几种不同混合比例且经退火处理的铁硅混合粉末与商用Fe87Si13混合粉末在不同频率下的磁导率给出了5.85～8.2GHz频段铁硅混合粉末的磁导率。除了Fe87Si13混合粉末之外，其他样品均为机械混合，并对其进行300℃的退火处理。其中Fe75Si25的磁导率最高，接近于纯铁，而工业品的Fe87Si13却很低，这表明铁硅合金的磁性能与制造工艺也有很大关系。当Si含量为6.5wt%时，其磁导率高，矫顽

8、力低，磁滞损耗低，电阻率