第4章软磁.ppt

晶粒尺寸与矫顽力的关系 纳米晶软磁发明之后，才全面认识到晶粒尺寸与矫顽力的关系 纳米晶与铁氧体、非晶性能对比 Finemet FT-1KM MnZn 铁氧体 Co基 非晶 Fe基 非晶 ? 10kHz ?50000 5300 90000 4500 100kHz 16000?30% 5300 18000 4500 饱和磁通密度BS T 1.35 0.44 0.53 1.56 矫顽力HC A/m 1.3 8.0 0.32 5.0 矩磁比（Br/BS） 0.60 0.23 0.50 0.65 磁芯损耗PC kW/m3 350 1200 300 2200 居里温度TC ℃ 570 150 180 415 饱和磁致伸缩常数?S ?10-6 +2.3 ~0 +27 电阻率? ??m 1.1?10-6 0.20 1.3?10-6 1.4?10-6 密度dS Mg/m3 7.4 4.85 7.7 7.18 各类软磁材料性能比较 Co基非晶合金 纳米微晶 Fe-M-B基合金 Mn-Zn铁氧体 Fe基非晶合金 硅钢 纳米微晶 Fe-Si-B-Nb-Cu合金 50 20 10 5 2 1 0.5 0.2 0.1 ×104 0.5 0 1.5 1.0 2.0 3.0 2.5 μi BS（T） 坡莫合金 纳米晶软磁的制备和应用 制备纳米晶软磁材料的主要方法是非晶晶化法： 先利用溶体急冷法（RS）获得非晶条带，而后在略高于非晶晶化温度下退火一定时间，使之纳米晶化。 纳米晶软磁材料正沿着高频、多功能方向发展，其应用领域遍及软磁材料应用的各方面 如：功率变压器、脉冲变压器、高频变压器、可饱和电抗器、互感器、磁屏蔽、磁头、磁开关和传感器等 Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶合金晶化过程示意图 富铜区 非晶相 fcc Cu bcc Fe-Si 非晶相 bcc Fe-Si fcc Cu 富Nd，B非晶相 非晶相 非晶态 热处理初期 晶化初期 最佳磁状态 纳米晶软磁合金 1. 永磁材料的主要磁技术参量及测量？ 2. 双相纳米晶复合永磁体材料的研究现状与发展趋势？ 3. 软磁材料主要磁技术参量及测定？ 4. 铁氧体软磁材料的研究现状与发展趋势 5. 磁性复合材料的研究现状与发展趋势 6. 聚合物磁性材料的研究现状与发展趋势 7. 磁性材料在磁记录领域的应用 作业题目 * 平面六角晶系铁氧体的易磁化轴为平面上的六角，磁化在平面内转动比较容易，但要离开易磁化面平行c轴是很困难的；这就使得磁化沿x方向和y方向磁化率相差很大，可以显著地提高截止频率。 * * 第4章软磁材料 ?衡量软磁材料的重要指标 ?提高起始磁导率的途径 ?金属软磁材料 ?铁氧体软磁材料 ?非晶及纳米晶软磁材料 本章讲述的主要内容： 能够迅速响应外磁场的变化，且能低耗损地获得高磁感应强度的材料。 4.1 衡量软磁材料的重要指标 ?起始磁导率高 ?矫顽力HC 小 ?饱和磁感应强度MS 高 ?磁损耗小 ?稳定性好 与MS平方成正比；与K1和λS成反比；与内应力σ和杂质浓度β成反比 降低HC的方法与提高μi的方法相一致 调节配方 4.2提高起始磁导率的途径 降低磁晶各向异性常数K1和磁致伸缩系数λS 改善材料的显微结构 降低内应力σ 提高饱和磁化强度MS MS很难调整，效果不明显 是最有效的方法，从配方和工艺上使K1→0，λS→0 （FeNi合金） 降低杂质和气孔的含量，增大晶粒尺寸，材料的织构化 （MnZn合金） 4.3 金属软磁材料 ?电工纯铁 ?硅钢 ?坡莫合金 ?其它软磁合金 铁铝合金 铁硅铝合金 铁钴合金 4.3.1电工纯铁 指纯度在99.8％以上的铁 是最早，最常用的纯金属软磁材料 面心立方 体心立方 升温、加压 降温、降压 结构与磁性的变化 相结构随温度和压力变化 结构和磁性随温度变化 相结构的变化导致磁性变化 Fe-C相图 Fe3C d-Fe g-Fe a-Fe L 0 1 2 3 4 5 6 7 1600 1400 1200 1000 800 600 400 T/℃ ?c/% Fe 含碳量影响磁性能 ?c增加（↑） 主要是因为碳对畴壁移动形成阻碍作用 Cu、Mn、Si、N、O、S等也会对软磁性能产生不利影响 ?max减少（↓） Hc上升（↑） 电工纯铁的主要用途 磁铁的铁芯和磁极 继电器的磁路和各种零件 感应式和电磁式测量仪表的各种零件 扬声器的磁路 电话中的振动膜 电机中用以导引直流磁通的磁极 冶金原料 ………… 电工用纯铁主要用于制造： 4.3.2 硅钢 电工纯铁只能在直流磁场下工作， 在交变磁场中，涡流损耗大 电阻率（↑），涡流损耗（↓） 硅钢也称硅钢片或电工钢片 碳的质量分数?c在0.02％以下，硅的质量分数 为1.5％～4.5％的Fe合金