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金属软磁材料（铁硅系合金 铁硅铝系合金） 概述 软磁材料-soft mgnetic material 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%)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0.1-0.4（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。 铁硅合金 Fe-Si alloy 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 电源变压器 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。在高饱和磁感应强度材料中，Si含量对损耗的影响明显。 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，矫顽力低，磁滞损耗低，电阻率高，磁致伸缩极小，经过单辊（gǔn）法淬火处理的铁硅合金可用作变压器铁心。研究发现，铸造出的合金不具有取