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軟磁材料基礎(chǔ)知識連載(一)

作者: 時間:2011-03-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1.2非晶合金材料的種類
  
1.2.1鐵基非晶合金
  
鐵基非晶合金:主要元素是鐵、硅、硼、碳、磷等。它們的特點是磁性強(飽和磁感應強度可達1.4-1.7T)、磁導率、激磁電流和鐵損等性能優(yōu)于硅鋼片,價格便宜,最適合替代硅鋼片,特別是鐵損低( 為取向硅鋼片的1/3-1/5),代替硅鋼做配電變壓器可降低鐵損60-70%。鐵基非晶合金的帶材厚度為0.03毫米左右,廣泛應用于中低頻變壓器的鐵心(一般在10千赫茲以下),例如配電變壓器、中頻變壓器、大功率電感、電抗器等。
  
1.2.2鐵鎳基非晶合金
  
鐵鎳基非晶合金:主要由鐵、鎳、硅、硼、磷等組成,它們的磁性比較弱(飽和磁感應強度大約為1T以下),價格較貴,但磁導率比較高,可以代替硅鋼片或者坡莫合金,用作高要求的中低頻變壓器鐵心,例如漏電開關(guān)互感器。
  
1.2.3鈷基非晶合金
  
鈷基非晶合金:由鈷和硅、硼等組成,有時為了獲得某些特殊的性能還添加其它元素,由于含鈷,它們價格很貴,磁性較弱(飽和磁感應強度一般在1T以下),但磁導率極高,一般用在要求嚴格的軍工電源、或高端民用電源中的變壓器、電感等,替代坡莫合金和鐵氧體。
  
1.2.4納米(超微晶)合金材料
   
鐵基納米晶合金由鐵、硅、硼和少量的銅、鉬、鈮等組成,其中銅和鈮是獲得納米晶結(jié)構(gòu)必不可少的元素。它們首先被制成非晶帶材,然后經(jīng)過適當退火,形成微晶和非晶的混合組織。這種材料雖然便宜,但磁性能極好,某些領(lǐng)域幾乎能夠和非晶合金中最好的鈷基非晶合金相媲美,但是卻不含有昂貴的鈷,是工業(yè)和民用中高頻變壓器、互感器、電感的理想材料,也是坡莫合金和鐵氧體的換代產(chǎn)品。


2、特性參數(shù):

2.1非晶納米晶軟磁合金材料與傳統(tǒng)軟磁合金材料磁性能比較:

材料名稱

2.2圖1 非晶、納米晶軟磁合金材料與傳統(tǒng)軟磁材料B-H曲線比較:

圖1 圖2

2.3圖2非晶、納米晶軟磁合金材料與傳統(tǒng)軟磁材料使用頻率范圍比較:
2.4 磁芯損耗曲線:

3、非晶軟磁合金材料的優(yōu)點


3.1優(yōu)良的磁性
  
與傳統(tǒng)的金屬磁性材料相比,由于非晶合金原子排列無序,沒有晶體的各向異性,而且電阻率高,因此具有高的導磁率、低的損耗,是優(yōu)良的軟磁材料,代替硅鋼、坡莫合金和鐵氧體等作為變壓器鐵心、互感器、傳感器等,可以大大提高變壓器效率、縮小體積、減輕重量、降低能耗。非晶合金的磁性能實際上是迄今為止非晶合金最主要的應用領(lǐng)域。
  
3.2高強韌性
  
明顯高于傳統(tǒng)的鋼鐵材料,可以作復合增強材料,如釣魚桿等。國外已經(jīng)把塊狀非晶合金應用于高爾夫球擊球拍頭和微型齒輪。非晶合金絲材可能用在結(jié)構(gòu)零件中,起強化作用。另外,非晶合金具有優(yōu)良的耐磨性,再加上它們的磁性,可以制造各種磁頭。

3.3靈活的處理工藝
  
和其它磁性材料相比,非晶合金具有很寬的化學成分范圍,而且即使同一種材料,通過不同的后續(xù)處理能夠很容易地獲得所需要的磁性。所以非晶合金的磁性能是非常靈活的,選擇余地很大,為電力電子元器件的選材提供了方便。

3.4制造工藝簡單,節(jié)能、環(huán)保
  
傳統(tǒng)的薄鋼板,從煉鋼、澆鑄、鋼錠開坯、初軋、退火、熱軋、退火、酸洗、精軋、剪切到薄板成品,需要若干工藝環(huán)節(jié)、數(shù)十道工序。由于環(huán)節(jié)多,工藝繁雜,傳統(tǒng)的鋼鐵企業(yè)都是耗能大戶和污染大戶,有“水老虎”和“電老虎”之稱。而非晶合金的制造是在煉鋼之后直接噴帶,只需一步就制造出了薄帶成品,工藝大大簡化,節(jié)約了大量寶貴的能源,同時無污染物排放,對環(huán)境保護非常有利。正是由于非晶合金制造過程節(jié)能,同時它的磁性能優(yōu)良,降低變壓器使用過程中的損耗,因此被稱為綠色材料和二十一世紀的材料。表1是非晶軟磁合金材料與其它常用軟磁材料性能的比較。



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