软、硬磁材料简介

1、软、硬磁材料简介软、硬磁材料简介 北京北冶功能材料有限公司北京北冶功能材料有限公司 王克栋王克栋软磁合金分类 软磁合金按基体化学成分基体化学成分(铁氧体除外),可分 为铁镍系合金,铁铝系合金,铁钴系合金,铁镍 钴系合金和硅钢等. 按合金性能和用途,可分为耐蚀软磁合金,温度 补偿合金,恒导磁合金,高硬度高电阻高导磁合 金,高饱和磁感应合金,磁头用合金,高初始磁 导率合金,巨磁合金等. 按合金组织,可分为取向合金,非取向合金,晶 体合金,非晶合金,纳米合金等. 永磁合金分类 按基体化学成分(陶瓷永磁体除外),可分为铁 钴钒合金,铁铬合金,铁铬钴合金,铁铬钴钼合 金,铁钴钨

2、合金,铝镍钴合金,稀土永磁和钕铁 硼等. 按制造工艺,可分为变形永磁,铸造永磁,烧结 永磁,粘结永磁. 按合金组织可分为等轴晶,非等轴晶,晶体合金, 非晶和纳米晶等. 软、硬磁材料定义 Hc10A/cm为软磁材料 Hc100A/cm为硬磁材料 软磁合金的特性和用途 钢钢铁氧体铁氧体非晶与超微晶非晶与超微晶粉未粉未 铁 硅钢 FeNi坡莫合金 Permalloy Sendust ( FeSiAl ) FeCo FeAl Ferrites of various mixes permeabilities MPP Sendust High Flux Iron powder All with vario

3、us mixes and permeabilities 铁基非晶非晶 钴钴基非晶非晶 FeNi基超微晶基超微晶 软磁材料分类软磁材料分类 Developed in 1900s 1930s1940-50s1970-80s Fe-Ni软磁合金 铁镍系软磁合金是含3090% Ni的铁镍二 元和金以及在此基础上添加 Mo、Cu、Cr 等 元素的多元和金的软磁材料的总称。在国外 称之为 Permalloy ，就是导磁合金的意思。 国内按译音也称之为坡莫合金。 坡莫合金自1913年发现以来，经不断深入 研究，至今这类和金仍是性能最优异、种类 最多样、用途最广泛的软磁材料，称得上是 软磁合金的核心，占有特殊

4、重要的地位。 Fe-Ni软磁合金的优点 在弱磁场下具有高磁导率和低的矫顽力。 可通过调整成分和工艺，在很宽的范围内控 制合金的磁性能，使该类合金的性能和种类 多样化。 冷加工性能好，可轧成极薄带 （0.0050.009mm厚），拔成细丝（ 0.009） 使用范围广泛，几乎遍及软磁合金的一切应 用领域，成为通讯、广播、宇航、雷达、计 算技术、仪器仪表中不可缺少的重要材料。 Fe-Ni软磁合金的缺点 Ni含量高，成本高，价格较贵； 环境对合金性能影响大，特别是对应力、 冲击、振动等十分敏感； 产品一致性差，这是由于合金对工艺因 素非常敏感； 生产设备复杂，工艺操作严格。 北冶Fe-Ni合金介绍 1

5、J46,1J50,1J5 4 FeNiMo 具有较高的饱 和磁感应强度 和磁导率 用于制作在中等磁 场中使用的各种变 压器、继电器、电 磁阀等铁芯 1J76,1J77,1J7 9, 1J80,1J85,1J8 6 具有高的初始 磁导率(在弱的 磁场中) 用于制作在弱磁场 中使用的各种变压 器、互感器、磁放 大器、扼流圈铁芯 以及磁屏蔽 1J34,1J51,1J5 2, 1J65,1J67,1J8 3, 1J403 具有矩形磁滞 回线,较高的饱 和磁感应强度 和磁导率 用于制作在中等磁 场中使用的磁放大 器、阻流圈、整流 圈等 1J06具有较高的饱和磁感应强 度,低的剩余磁感应强度及 一定的抗大

6、气腐蚀能力 用于制作电磁阀, 电磁离合器中的 铁芯及电感元件 1J12具有较高的饱和磁感应强 度和磁导率,在部分领域可 替代中镍坡莫合金 用于制作中等磁场 中使用的微电机磁 放大器和继电器的 铁芯 1J13具有较高的饱和磁致伸缩 系数和饱和磁感应强度 用于制作磁致伸 缩换能器元件 1J16较高磁导率,高电阻率,高 硬度. 用于制作变压器、 继电器铁芯,磁屏蔽 以及分频器中的高 频元件 1J30,1J31,1J32, 1J33,1J38 在环境温度范围内, 磁感应强度随温度 变化而急剧变化,在 居里点温度以下,磁 感随温度上升成直 线下降 用于制作电磁 回路和永磁回 路中的磁分路 补偿元件 1J

7、36,1J116, 1J117,16X 较高的饱和磁感应 强度,较低的剩余磁 感应强度,在水气、 盐雾或肼类介质中 耐腐蚀 在受介质、温度、 压力影响条件下 工作的各种控制 系统的电磁阀 1J66 在较宽的磁场、温 度和频率范围内,磁 导率变化很小. 用于制作恒电 感元件 1J22高饱和磁感应强 度,高居里点和高 磁致伸缩系数 电磁铁极头,力矩 马达转子,磁致伸 缩换能器铁芯 1J87,1J88, 1J89,1J90 1J91 高初始磁导率,高 电阻率,高硬度,而 且磁性对应力不 敏感 各种磁带机磁头、 芯片以及录音机、 高频器件的铁芯 1J75,1J77C 1J85C,1J87C 1J92,

8、1J95 具有高的初始磁 导率 用于制作磁头外 壳、芯片、隔离片 等 宽温耐应力高导磁合金 主要牌号：S1J81A（俄罗斯81HMA） 产品特点：具有较高初始磁导率，耐冲击 和振动, 在较宽的温度范围内磁性能稳 定。 产品用途：恶劣环境下的屏蔽材料。 与国外材料对比 Beiye Alloys VACVDMIMPHYMAGNETICS 1J36Permenorm 3601Magnifer 36Supra36UK 1J50Permenorm 5000Magnifer 50Supra5048 Alloy 1J55*PermaxMagnifer 53Satimphy 1J79MumetalMagnif

9、er 7904 MP130, MP160, MP200,M P 240 Permimphy, Supermi mpy L, LLS Permalloy 80 1J85Vacoperm 100Superalloy 1J77A* Ultraperm 10, 200, 250 常用软磁材料的性能 Material Initial Relative Permeability Coercive Force Hc (A/m) Residual Field Br(Wb/m2) Saturation Field Bs(Wb/m2) Density (g/cm3) 铁150-25080.772.157.85 纯

10、铁10K40.22.157.85 硅钢900-170035-600.625-0.931.5-2.07.65 Fe-50Co10000.5-21.82.358.15 1J50400-170016-321.3-1.81.35-1.858.25 1J7910K-40K3-120.4-0.550.7-0.88.74 1J85, 1J7750K-120K0.2-40.4-0.550.65-0.758.77 非晶、纳米晶软磁合金 Fe基非晶 FeNi基非晶 FeNi基纳米晶 Co基非晶 铁基非晶合金 ：80%Fe、其余为Si,B类金属元素，典型 非晶成分Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 ：1. 高

11、饱和磁感应强度（1.61.8T）； 2. 与硅钢片的损耗比较：磁导率、激磁电流 和铁损等都优于硅钢片。特别是铁损低（为 取向硅钢片的1/31/5），代替硅钢做配电 变压器可节能6070。 ：广泛应用于配电变压器、大功率开关电 源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆 变器铁芯，适合于10kHz 以下频率使用。 铁镍基非晶合金 ：40%Ni、40%Fe及20%类金属元素 ：1. 具有中等饱和磁感应强度（0.8T）、 较高的初始磁导率和很高的最大磁导率以及高 的机械强度和优良的韧性。2.在中、低频率下 具有低的铁损。3.空气中热处理不发生氧化， 经磁场退火后可得到很好的矩形回线。 ：广泛用于漏电开

12、关、精密电流互感器铁 芯、磁屏蔽等。 铁基纳米晶合金 ：铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元 素所构成的合金，经快速凝固工艺形成一种非晶态材 料。热处理后获得直径为1020 nm的微晶,弥散分 布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料。 ：具有优异的综合磁性能，高饱和磁感、高初始 磁导率、低Hc，高磁感下的高频损耗低，电阻率比 坡莫合金高。经纵向或横向磁场处理，可得到高Br或 低Br 值。是目前市场上综合性能最好的材料。 ：广泛应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放 大器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、 电流互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯。 钴基非晶合金 ：低的矫顽力

13、、较高的导磁率、低高频损 耗，可实现磁芯和器件的小型化 ：适合做磁头、磁屏蔽及高频弱信号变压 器，磁通门应用也开发出来 牌号基本成分和特征 1k101 fe-si-b 系快淬软磁铁基合金 1k102 fe-si-b-c 系快淬软磁铁基合金 1k103 fe-si-b-ni 系快淬软磁铁基合金 1k104 fe-si-b-ni mo 系快淬软磁铁基合金 1k105 fe-si-b-cr(及其他元素)系快淬软磁铁基合金 1k106 高频低损耗fe-si-b 系快淬软磁铁基合金 1k107 高频低损耗fe-nb-cu-si-b 系快淬软磁铁基纳米晶合金 1k201 高脉冲磁导率快淬软磁钴基合金 1k

14、202 高剩磁比快淬软磁钴基合金 1k203 高磁感低损耗快淬软磁钴基合金 1k204 高频低损耗快淬软磁钴基合金 1k205 高起始磁导率快淬软磁钴基合金 1k206 淬态高磁导率软磁钴基合金 1k501 fe-ni-p-b 系快淬软磁铁镍基合金 1k502 fe-ni-v-si-b 系快淬软磁铁镍基合金 永磁合金的特性和用途 磁钢主要指标 剩磁Br 磁感矫顽力HcB 内稟矫顽力HcJ 最大磁能积（BH）max 铸造AlNiCo合金 1931年以AlNiFe为基的永磁合金问世，1934- 1938年间AlNiCo永磁合金研制成功并已发现了 磁场热处理的作用。 1960年AlNiCo5系的柱晶

15、合金研制成功，1962 年前后发现了添加各种合金元素对促进柱晶长 大的作用，1966年荷兰研制成功AlNiCo8单晶 体(BH)max达13.4MGO。 中国于1971年研制成功AlNiCo8柱晶合金。 (BH)max达12.5MGO 典型铸造AlNiCo合金 典型AlNiCo5永磁合金成分：C024， Ni14，Ao18，Cu3余Fe 典型AlNiCo8永磁合金成分：5Ti，C024， Ni14，Ao18，Cu3余Fe 磁滞合金冷轧带 主要牌号：2J04、2J07、2J09、2J10、2J11 产品特点：在2-5KA/m范围内具有良好的磁滞性 能，回火前加工性能好，改变回火温度可使工 作磁场在很宽的范围内变动。 产品用途：制做高效率的磁滞电动机转子。 铁钴钒永磁合金 主要牌号：2J31、2J32、2J33 产品特点：具有较高饱和磁感应强度， 而且磁性能稳定。 产品用途：制作形状复杂的小截面永 磁元件。 铁钴钼磁滞合金热轧（锻）棒材 主要牌号：2J21、2J23、2J25 产品特点：在中、高工作磁场下具有 良好的磁滞特性。 产品用途：制作整体磁滞电机转子。 变形铁铬钴永磁合金 主要牌号：2J8