软磁材料的分类
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软磁材料分类软磁材料是一类在外加磁场下表现出较高磁导率和低磁滞的材料,通常用于电子设备中的电感器、变压器、传感器等领域。
根据其性能和应用特点,软磁材料可以被分为不同的分类。
本文将对软磁材料的分类进行介绍和解析。
首先,软磁材料可以根据其化学成分来进行分类。
常见的软磁材料包括硅钢片、镍铁合金、铁氧体等。
硅钢片是一种铁基合金,其主要成分为铁和硅,具有较高的导磁率和低的磁滞损耗,被广泛应用于电力变压器和电机中。
镍铁合金是由镍和铁组成的合金材料,具有优异的软磁性能和热稳定性,常用于高频变压器和传感器中。
铁氧体是一类氧化铁化合物,具有良好的磁导率和较低的磁滞损耗,常用于微波器件和磁存储器件中。
其次,软磁材料还可以根据其晶体结构来进行分类。
根据晶体结构的不同,软磁材料可以分为多晶材料和非晶材料两大类。
多晶材料是指晶粒尺寸在微米级别的材料,具有较高的饱和磁感应强度和低的磁滞损耗,适用于高频变压器和电感器件。
非晶材料是指晶粒尺寸在纳米级别的材料,具有优异的软磁性能和较低的润滑损耗,适用于高频电感器和传感器件。
此外,软磁材料还可以根据其制备工艺来进行分类。
根据制备工艺的不同,软磁材料可以分为烧结材料和沉淀材料两大类。
烧结材料是指通过粉末冶金工艺将原料粉末烧结成块状材料,具有较高的饱和磁感应强度和优异的磁导率,适用于高功率电感器和变压器。
沉淀材料是指通过化学沉淀法将原料溶液沉淀成薄膜或纳米颗粒,具有良好的软磁性能和较低的润滑损耗,适用于微型传感器和存储器件。
综上所述,软磁材料的分类主要包括化学成分、晶体结构和制备工艺三个方面。
不同类型的软磁材料具有不同的性能和应用特点,可以根据具体的工程需求选择合适的材料。
随着科学技术的不断进步,软磁材料的分类和应用将会得到进一步的拓展和深化,为电子设备的发展提供更多的可能性和选择空间。
铁心材料又称为软磁材料,软磁材料可以大致分为两类:①金属软磁材料;②以氧化铁为主原料的铁氧体软磁材料。
这些软磁材料的饱和磁通密度BS 和频率为IkHz 时Bm=0.1T 的铁损Wl/lk 的关系如所示。
主要软磁材料的饱和磁通密度BS 和铁损Wl/lk ,可以看到,频率IkHz 时,高BS 方面,波明德合金有优势;低铁损方面,则纳米晶软磁合金和PC 型坡莫合金(高磁导率材料)比较有优势。
(2)主要的电机铁心材料A.无取向电工钢电机铁心材料用得最多的是无取向电工钢,其在铁元素中添加质量分数为1%~3%的硅元素,表面施加绝缘涂层。
特征:①超过2T 的饱和磁通密度;②比较好的磁特性;③加工容易;④价(8W 至)--︑_* ≡^0.5恒和磁通悔度Λ√T格低。
是最广泛使用的电机铁心材料。
无取向电工钢的全世界年产量超越一干万吨,作为电机用铁心材料具有压倒性的市场份额。
B.6.5%硅元素无取向电工钢在铁中添加质量分数为6.5%硅元素的无取向电工钢(记为6.5%Si-Fe),其表面为绝缘涂层。
它的磁致伸缩系数几乎为零,以铁损为代表的磁特性得到了大幅改善,加工中的磁特性劣化程度较小。
6.5%Si-Fe与通常的无取向电工钢不同,它不能进行压延加工。
因此,无取向电工钢通常是使用化学气相沉积法(CVD)使硅元素扩散至6.5%来制造的。
供应商目前全球只有一家(JFE钢铁),其年供应量以千吨计。
此外,在质量相当的情况下,6.5%Si-Fe的价格通常是无取向电工钢的10倍左右,价格较高。
C.PB型坡莫合金一般使用的PB型坡莫合金是质量分数为40%~50%的擦和铁的合金,板厚为0.05~2.0mm,最大宽度可达40Omm。
与无取向电工钢相比,它的铁损更小,容易加工。
PB型坡莫合金由于使用了价格较高的镖,因此在质量相当的情况下其价格通常是无取向电工钢的几十倍,价格更高。
D.波明德合金一般使用的波明德合金是质量分数为49%的钻、质量分数为2%的钢和铁的合金,板厚为095~2.0mm,最大宽度可达200mmβ不仅加工困难,而且由于饱和磁致伸缩系数极大(达到70X10-6),加工应力将导致其磁特性大大劣化。
软磁材料基本知识一、软磁材料的发展及种类1.软磁材料的发展软磁材料在工业中的应用始于十九世纪末。
随着电力工及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。
到二十世纪初,研制出了硅钢片代替低碳钢,提高了变压器的效率,降低了损耗。
直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。
到二十年代,无线电技术的兴起,促进了高导磁材料的发展,出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。
从四十年代到六十年代,是科学技术飞速发展的时期,雷达、电视广播、集成电路的发明等,对软磁材料的要求也更高,生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。
进入七十年代,随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展,研制出了磁头用软磁合金,除了传统的晶态软磁合金外,又兴起了另一类材料—非晶态软磁合金。
2.常用软磁磁芯的种类铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。
按(主要成分, 磁性特点, 结构特点) 制品形态分类:1). 合金类:硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金2). 粉芯类:磁粉芯,包括:铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯(High Flux)、坡莫合金粉芯(MPP)3). 铁氧体类:算是特殊的粉芯类, 包括:锰锌系、镍锌系常用软磁材料的分类及其特性(Soft Magnetic Materials)二、软磁材料的分类介绍(一). 合金类1.硅钢硅钢是一种合金,在纯铁中加入少量的硅(一般在 4.5%以下)形成的铁硅系合金称为硅钢,该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为20000 高斯;由于它们具有较好的磁电性能,又易于大批生产,价格便宜,机械应力影响小等优点,在电力电子行业中获得极为广泛的应用,如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。
是软磁材料中产量和使用量最大的材料。
也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。
特别是在低频、大功率下最为适用。
常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ,适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯,这类合金韧性好,可以冲片、切割等加工,铁芯有叠片式及卷绕式。
软磁材料分类
软磁材料根据其磁性质和应用领域可以分为以下几类:
1. 铁氧体:具有高磁导率和饱和磁化强度的材料,广泛用于电感器、变压器、电机和磁芯等领域。
2. 镍铁合金:具有低矫顽力和高磁导率的材料,常用于制造磁头和传感器等电子器件。
3. 铁镍合金:具有高磁导率和大的磁滞回线面积的材料,适用于制造高灵敏度和大输出信号的磁强计和磁导传感器等应用。
4. 铁硅合金:具有高电阻率和高磁导率的材料,用于制造电感线圈和电磁铁等应用。
5. 铁铝合金:具有高饱和磁感应强度和低矫顽力的材料,常用于制造高频电感器件和磁芯。
6. 铁钡合金:具有高相对磁导率和低矫顽力的材料,用于制造大功率电感器、变压器和磁芯等。
7. 铁碳合金:具有较高矫顽力和低磁导率的材料,常用于制造磁性弹簧和磁芯等。
以上是一些常见的软磁材料分类,每种软磁材料都有其特定的应用领域和优势。
磁性材料的特点和分类磁性材料主要分为永磁材料与软磁材料。
永磁材料又称硬磁材料,磁体经过外加磁场以后能长期保留其强磁性,特点是矫顽力(Hc)高。
一般其矫顽力Hc≥10A4/m。
磁能积(BH)max大。
软材料是加磁场后即容易磁化,也容易退磁的磁性材料,特点是矫顽力小,一般其矫顽力Hc≤10A3/m。
永磁材料四种主要磁特性(1)高的最大的磁能积最大磁能积(BH)max是永磁材料单位体积存储和可利用的最大磁能量密度的量度。
(2)高的矫顽力矫顽力(Hc)是永磁材料磁和非磁的干扰而保持其永磁性的量度。
(3)高的剩余磁通密度(Br)和高的剩余磁化强度(Mr)它们是具有空气隙中磁场强度的量度。
(4)高的稳定性即对外加干扰磁场和温度、振动等环境因素的变化的高稳定性。
永磁材料的主要分类(1)金属永磁材料:这是一种发展和应用都比较早的以铁和铁元素(如镍、钴等)为重要元素组成的合金永磁材料,主要有稀土永磁(如钕铁硼稀土合金永磁),铝镍钴(AINiCo)系和铁铬钴(FeCrCo)系三大永磁合金。
(2)铁氧体永磁材料:这是以Fe2O3为主要元素组成的复合氧化物的强磁材料,其特点是电阻率高,特别有利于在搞频和微波使用。
如钡铁氧体永磁材料,锶铁氧体永磁材料等。
(3)其它永磁材料:如微粉永磁材料,纳米永磁材料,胶塑永磁材料等。
软磁材料的主要特点(1)低的矫顽力Hc:显示磁性材料即容易外加磁场磁化,又容易受到加磁场或其他因素退磁,而且磁损耗也低。
(2)高的饱和磁通密度Bs和高的饱和磁化强度Ms:这样荣故意得到高的磁导率µ和低的矫顽力Hc,也可以提高磁通密度。
(3)低的磁损耗和电损耗:这就要求低的矫顽力Hc和高的电阻率。
(4)高的稳定性:对温度、震动等环境因素的变化具有高的稳定性。
软磁材料的主要分类(1)铁氧体软磁材料:是一系列含有氧化铁的复合氧化物材料(或称为陶瓷材料),特点是饱和磁感应强度低(0.5T以下)但是磁导率比较高。
软磁材料的分类
具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。
软磁材料易于磁化,也易于退磁,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。
软磁材料种类繁多,通常按成分分为:
①纯铁和低碳钢。
含碳量低于0.04%,包括电磁纯铁、电解铁和羰基铁。
其特点是饱和磁化强度高,价格低廉,加工性能好;但其电阻率低、在交变磁场下涡流损耗大,只适于静态下使用,如制造电磁铁芯、极靴、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩等。
②铁硅系合金。
含硅量 0.5%~ 4.8%,一般制成薄板使用,俗称硅钢片。
在纯铁中加入硅后,可消除磁性材料的磁性随使用时间而变化的现象。
随着硅含量增加,热导率降低,脆性增加,饱和磁化强度下降,但其电阻率和磁导率高,矫顽力和涡流损耗减小,从而可应用到交流领域,制造电机、变压器、继电器、互感器等的铁芯。
③铁铝系合金。
含铝6%~16%,具有较好的软磁性能,磁导率和电阻率高,硬度高、耐磨性好,但性脆,主要用于制造小型变压器、磁放大器、继电器等的铁芯和磁头、超声换能器等。
④铁硅铝系合金。
在二元铁铝合金中加入硅获得。
其硬度、饱和磁感应强度、磁导率和电阻率都较高。
缺点是磁性能对成分起伏敏感,脆性大,加工性能差。
主要用于音频和视频磁头。
⑤镍铁系合金。
镍含量30%~90%,又称坡莫合金,通过合金化元素配比和适当工艺,可控制磁性能,获得高导磁、恒导磁、矩磁等软磁材料。
其塑性高,对应力较敏感,可用作脉冲变压器材料、电感铁芯和功能磁性材料。
⑥铁钴系合金。
钴含量27%~50%。
具有较高的饱和磁化强度,电阻率低。
适于制造极靴、电机转子和定子、小型变压器铁芯等。
⑦软磁铁氧体。
非金属亚铁磁性软磁材料。
电阻率高(10-2~1010Ω·m),饱和磁化强度比金属低,价格低廉,广泛用作电感元件和变压器元件(见铁氧体)。
⑧非晶态软磁合金。
一种无长程有序、无晶粒合金,又称金属玻璃,或称非晶金属。
其磁导率和电阻率高,矫顽力小,对应力不敏感,不存在由晶体结构引起的磁晶各向异性,具有耐蚀和高强度等特点。
此外,其居里点比晶态软磁材料低得多,电能损耗大为降低,是一种正在开发利用的新型软磁材料。
⑨超微晶软磁合金。
20世纪80年代发现的一种软磁材料。
由小于50纳米左右的结晶相和非晶态的晶界相组成,具有比晶态和非晶态合金更好的综合性能,不仅磁导率高、矫顽力低、铁损耗小,且饱和磁感应强度高、稳定性好。
现主要研究的是铁基超微晶合金。