软磁材料课件

概述：磁性材料分类按矫顽力分类软磁材料半硬磁材料硬（永）磁材料Hc<100A/m(1.25Oe)Hc:100～1000A/m(1.25～12.5Oe)Hc>1000A/m(12.5Oe)按用途分类铁芯材料磁记录材料磁头材料磁致伸缩材料磁屏蔽材料变压器、继电器录音机通讯仪器、电器磁带、磁盘传感器1概述：磁性材料分类按矫顽力分类软磁材料半硬磁材料硬（永）磁材按市场产值(产量)分类排序：磁记录材料、软磁材料、永磁材料.产量顺序正好相反.2按市场产值(产量)分类排序：磁记录材料、软磁材料、永磁材料.

主要磁性材料简介1.永磁材料：永磁铁氧体、稀土永磁.2.

软磁材料：铁氧体软磁、纳米微晶软磁、块体非晶、软磁颗粒膜.3.

磁记录材料4.

高温磁制冷材料5.自旋电子学材料3主要磁性材料简介1.永磁材料：永磁铁氧体、稀土永磁.3第4章软磁材料4.1衡量软磁材料的重要指标／l144.2提高起始磁导率的途径／1154.3金属软磁材料／l164.3.1电工纯铁／1164.3.2硅钢／1184.3.3坡莫合金／12D4.3.4其他软磁合金／1224.4铁氧体软磁材料／1234.5纳米晶软磁材料／(非晶态/纳米晶)软磁材料4第4章软磁材料4.1衡量软磁材料的重要指标／l14软磁材料用途：变压器、电机、电感与继电器的铁(磁)心；磁头与磁记录介质；计算机磁心等。定义:能够迅速响应外磁场的变化，能低损耗地获得高磁感应强度，既容易受外加磁场磁化和退磁的材料。Hc<100A/m(1.25Oe)5软磁材料用途：变压器、电机、电感定义:能够迅速响应外磁场的变对软磁材料的基本要求有：a.初始磁导率µi和最大磁导率µmax要高；b.饱和磁感应强度Ms要高c.矫顽力Hc小；d.功率损耗P要低；e.高的稳定性。6对软磁材料的基本要求有：a.初始磁导率µi和最大磁导率µ软磁材料的种类和用途合金:硅钢(Fe-Si)、坡莫合金(Fe-Ni)、仙台斯特合金(Fe-Si-A1);发电机、变压器、马达软磁铁氧体：Mn—Zn系、Ni—Zn系、Mg—Zn系等，多用于变压器、线圈、天线、磁头、开关等。非晶态、纳米晶和薄膜:可以根据需要制备特殊用途的磁性材料，如超晶格。7软磁材料的种类和用途合金:7软磁材料的发展历史铁氧体尚未问世之前，金属软磁材料垄断了电力、电子、通信各领域。金属磁饱和磁化强度远高于铁氧体，因此电力工业中的变压器、电机等至今仍是铁硅合金材料。金属软磁材料低电阻率的特性导致趋肪效应，涡流损耗限制了其在高频段的应用。20世纪40年代开始，软磁铁氧体由实验室走向工业生产，金属软磁材料慢慢退出应用市场，仅局限于某些特殊的应用。50年代至90年代，铁氧体在软磁行业中独占鳌头。软磁材料的性能常因应用而异，但通常希望高磁导率、低损耗。因矫顽力与晶粒尺寸成反比，因此以往追求的是材料的显微结构尽可能均匀，晶粒尺寸尽可能大。8软磁材料的发展历史铁氧体尚未问世之前，金属软磁材料垄断了电力软磁材料的发展历史1970年，Fe-Ni-B非晶态合金研制成功，1988年，Fe-Ni-B-Nb-Cu纳米微晶软磁材料问世，均发现了非常优异的软磁特性。人们发现，在—定尺、十范国内，矫顽力与晶粒尺寸的六次方成正比。于是软磁材料的研制又朝着另外一个方向发展，要求晶粒尺寸尽可能小，以致达到纳米数量级。90年代后，非晶与纳米微晶金属软磁材料逐步成为软磁铁氧体的新的竞争对手，在性能上它远优于铁氧体，但在性价比上尚处于劣势，在市场占有率上一时还不会对铁氧体构成威胁，但在高技术领域的应用中它将大显身手。9软磁材料的发展历史1970年，Fe-Ni-B非晶态合金研制成4.1衡量软磁材料的重要指标一、起始磁导率

二、矫顽力Hc三、饱和磁感压强度Ms四、磁损耗五、稳定性104.1衡量软磁材料的重要指标一、起始磁导率二、矫顽一、起始磁导率在实际磁化过程中，起始磁导率应是畴转磁化和畴壁位移磁化这两个过程的迭加:11一、起始磁导率在实际磁化过程中，起始磁导率应是畴转磁化和畴壁决定磁导率的主要因素主要因素:(Ms,K1,λs,等基本磁特性参数)起始磁导率µi都有一个共同的特点:即与材料的饱和磁化强度Ms的平方成正比;与材料的K1和λs成反比;与材料中的内应力σ，和杂质浓度β成反比。次要因素:(σ，β)σ和β的大小及其对磁导率的影响会随加工条件和实际情况而变化。12决定磁导率的主要因素主要因素:(Ms,K1,λs,二、矫顽力Hc软磁材料的基本性能要求是，能快速地响应外磁场变化，这就要求材料具有低矫顽力值。图为在低磁场时就表现出灵敏的响应。软磁材料典型的磁滞回线示意图13二、矫顽力Hc软磁材料的基本性能要求是，能快速地响应外磁影响矫顽力Hc的因素软磁材料的矫顽力较低:通常约为0.1-100A/m数量级。软磁材料的反磁化过程主要是通过畴壁位移来实现的，因此材料内部应力起伏和杂质的含量与分布成为影响矫顽力Hc的主要因素。对于内应力不易消除的材料，应着重考虑降低λs；对于杂质含量较多的材料应着重考虑降低Kl值。对于软磁材料，在提高µi的同时可以实现降低Hc的目的。14影响矫顽力Hc的因素软磁材料的矫顽力较低:通常约为0.1三、饱和磁感压强度Ms饱和磁感应强度地是软磁材料的又一重要磁性参量。软磁材料通常要求其具有高的饱和磁感应强度Ms，这样不仅可以获得高的µi值，还可以节省资源，实现磁性器件的小型化。在软磁材料中可以通过选择适当的配方成分，来提高材料的Ms值。然而，实际情况是，材料的Ms值一般不可能有很大的变动。15三、饱和磁感压强度Ms饱和磁感应强度地是软磁材料的又一重要磁四、磁损耗软磁材料多用于交流磁场，因此动态磁化造成的磁损耗不可忽视。动态磁化所造成的磁损耗包括3个部分：涡流损耗，磁滞损耗和剩余损耗。随着交流磁场频率的增加，软磁材料动态磁化所造成的磁损耗增大。16四、磁损耗软磁材料多用于交流磁场，因此动态磁化造成的磁损耗不动态磁化特性瑞利磁滞回线：当外磁场的振幅不大（磁化基本上为可逆）时，得到在原点附近具有正负对称变化的磁滞回线。磁滞损耗：Wh=(3/4)fη(Hm)3涡流损耗：P=(r02/8ρ)(dM/dt)2(均匀磁化)(趋肤效应)P=(r02/2ρ)(dM/dt)2(非均匀磁化)磁后效应：磁化强度M(或B)跟不上磁场变化的延迟现象。(扩散磁后效、约旦磁后效:M(T)–M(0)=χdSVlogt，SV磁后效系数，χd微分磁导率。17动态磁化特性瑞利磁滞回线：当外磁场的振幅不大（磁化基本上为可复数磁导率交变磁场中的磁体：存在磁滞效应、涡流效应、磁后效应、畴壁共振等。交变磁场：H=HmeiωtB=Bmei（ωt-φ）复数磁导率：μ=(1/μ0)(B/H)=(Bm/μ0Hm)e-iφ=μ´

-iμ´´磁损耗功率密度：P耗=(1/T)∫0THdB=πfμ0μ´´Hm2

储能密度：WC=(1/T)∫0THBdt=(1/2)μ0μ´Hm2

品质因子：Q=2πf(Wc/P耗)=μ´/μ´´磁损耗系数(损耗角正切):tanφμ=1/Q=μ´´/μ´18复数磁导率交变磁场中的磁体：存在磁滞效应、涡流效应、磁后效应五、稳定性高科技特别是高可靠工程技术的发展，要求软磁材料不但要高µi,低损耗等，更重要的是高稳定性。软磁材料的高稳定性是指磁导率的温度稳定性要高，减落要小，随时间的老化要尽可能地小，以保证其长寿命工作于太空、海底、地下和其他恶劣环境。影响软磁材料稳定工作的因素有低温、潮湿、电磁场、机械负荷、电离辐射等，在这些因素的影响下，软磁材料的基本特性参数发生变化，从而导致性能的变化。19五、稳定性194.2提高起始磁导率的途径必要条件：提高Ms并降低K1、λs：的值.充分条件：降低杂质浓度，提高密度，增大晶粒尺寸，结构均匀化，消除内应力和气孔的影响。这都与配方的选择和工艺条件密切相关。204.2提高起始磁导率的途径必要条件：提高Ms并降低K1、λ提高起始磁导率µi的途径一、提高Ms降低磁晶各向异性常数K1和磁致伸缩系数λs材料的起始磁导率µi与Ms的平方成正比。最有效方法是从配方和工艺上使K1→0，λs→0.例如：CoFe2O4、Fe3O4Ms虽高，但K1和λs太大。Fe19Ni81：λs→0；Fe24Ni76：K1→0；Fe21.5Ni78.5：µi～104.选用K1和λs很小的铁氧体作为基本成分：MnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、NiFe2O4。二、改善材料的显微结构选择原料纯度高、活性好、适当的热处理条件，可以使烧成的材科结构均匀、杂质和气孔较少。晶粒增大，晶界对畴壁位移的阻滞作用减小，µi升高。材料的织构化：结晶织构是将各晶粒易磁化轴排列在同一方向；磁畴织构是使磁畴沿磁场方向取向，从而提高µi值。21提高起始磁导率µi的途径一、提高Ms降低磁晶各向异性常数K1三、降低内应力由磁化过程的磁致伸缩引起的内应力，它与λs成正比。烧结后冷却速度太快，会造成晶格畸变，产生内应力。可以采用低温退火消除。气孔、杂质、晶格缺陷等因素在材料内部产生应力。原材料的优选以及工艺过程的严格拉制来消除。22三、降低内应力224.3金属软磁材料4.3.1电工纯铁／1164.3.2硅钢／1184.3.3坡莫合金／12D4.3.4其他软磁合金／122234.3金属软磁材料4.3.1电工纯铁／116234.3.1电工纯铁纯度：电工纯铁是指纯度在99.8％以上。冶炼时，首先用氧化渣除之碳、硅、锰等元素，再用还原渣除去磷和硫，出钢时在钢包中添加脱氧剂获得。软磁性能：经过退火热处理，起始磁导率µi为300—500，最大磁导率µmax为(6~12)×103,Hc为39.8～95.5A/m。(0.5~1.2Oe)1A/m=4p/

103Oe主要用途：在直流磁场下工作的器件。制造电磁铁的铁芯和磁极，继电器的磁路，感应式和电磁式测量仪表的零件，扬声器的各种磁路，电话中的振动膜、磁屏蔽，电机中用以导引直流磁通的磁极，冶金原料等。244.3.1电工纯铁纯度：电工纯铁是指纯度在99.8％以上最常见的是电磁纯铁，名称为电铁(代号DT)，含碳量低于0.04%的Fe-C合金，Bs达2.15T，其供应状态包括锻材、管材、圆棒、薄片或薄带等。去应力退火：消除加工应力。保护条件下860～930℃，保温4小时后随炉冷却。去除杂质处理：纯铁中的杂质（C，Mn，Si，P，S，N等）会显著降低材料的磁导率和矫顽力。通过去杂质退火处理来降低材料中杂质的含量。在纯干燥氢气或真空(10-2帕以下)中，于1200～1300℃温度保温5～10小时。软磁材料－电工纯铁工业纯铁的热处理：纯铁材在加工成元件后必须经过热处理才能获得好的软磁性能25最常见的是电磁纯铁，名称为电铁(代号DT)，去应力退火：消除软磁材料－纯铁的磁时效人工时效处理：克服纯铁严重的自然磁时效现象，为保持纯铁元件的磁稳定性，须在热处理后进行100℃，保温100小时的人工时效处理。或选择低时效敏感性的材料。纯铁的自然磁时效现象：即随着时间的增长，材料的矫顽力上升，磁导率下降。纯铁的时效在130℃附近特别明显。引起时效的原因是由于在Fe中含有N，逐渐形成铁的氮化物所致。纯铁的缺点：电阻率低，使用时产生很大的涡流损耗，不适于制作在交变场中工作的铁心。

26软磁材料－纯铁的磁时效人工时效处理：克服纯铁严重的自然磁时效我国电工纯铁的磁性和用途27我国电工纯铁的磁性和用途274.3.2电工硅钢电工硅钢片（Fe-Si软磁合金）：电工纯铁只能在直流磁场下工作，为了克服在交变磁场下涡流损耗大的缺点，加入少量硅，形成固溶体，提高铁的最大磁导率，增大电阻率，还可显著改善磁性时效。但Si加入量过多时，会降低饱和磁化强度、居里温度、磁晶各向异性常数K1、磁致伸缩系数。Si含量的增大会使材料变脆。成分：碳的质量分数Wc在0.02%以下，硅的质量分数为（1.5～4.5）%。主要用途：广泛用于电动机、发电机、变压器、电磁机构、继电器电子器件及测量仪表中。主要用于制造大电流、频率50～400Hz的中、强磁场条件下的电动机、发电机、变压器等；中、弱磁场和较高频率(达10KHz)条件下的音频变压器、高频变压器、电视机与雷达中的大功率变压器、大功率磁变压器、以及各种继电器、电感线圈、脉冲变压器和电磁式仪表等。284.3.2电工硅钢电工硅钢片（Fe-Si软磁合金）：电工制造工艺：分为热轧和冷轧两种，以在结晶温度为区分点。热轧的温度与锻造温度相近，如钢材的热压温度在800～1250℃。冷轧一般用于生产带材，其轧速较高。轧制过程中都需要使用润滑剂，其作用是减少摩擦和轧辊的磨损以及温度的控制。电工硅钢29电工硅钢29软磁材料－电工硅钢与热轧硅钢相比，冷轧硅钢的Bs高，其厚度均匀、尺寸精度高、表面光滑平整，从而提高了填充系数和材料的磁性能。冷轧带材的厚度可低至0.02～0.05mm。冷轧硅钢的含硅量不超过3.5%，否则的材料冷轧十分困难。近年来，用快速凝固技术可制备出含硅6.5%的硅钢薄带。

电工硅钢片热轧硅钢片（DR）冷轧无取向硅钢片（DW）冷轧单取向硅钢片（DQ）电讯用冷轧单取向硅钢片（DG）30软磁材料－电工硅钢与热轧硅钢相比，冷轧硅钢的Bs高，其厚软磁材料－冷轧硅钢带在冷轧单取向硅钢带中，晶粒整齐一致地排列成高斯(GOSS)织构，如图示意，晶体的(110)面与轧制平面平行，易磁化的[001]轴在轧制方向上。垂直于轧制方向的是难磁化的[110]轴。最难磁化的[111]轴与轧制方向成54.79角。

冷轧单取向硅钢的晶粒取向

31软磁材料－冷轧硅钢带在冷轧单取向硅钢带中，晶粒整齐一致地排列软磁材料－电工硅钢单取向硅钢的优点：磁性具有强烈的方向性；在易磁化的轧制方向上具有优越的高导磁与低损耗特性。取向钢带在轧制方向的铁损仅为横向的1/3，磁导率比约为6:1，其铁损约为热轧带的1/2，磁导率为后者的2.5倍。

织构取向度的影响：取向度<7o加微量Al等、形成AlN,可使范围减小，取向度<3o去应力退火处理：用硅钢片制成的电磁元件成型之后，应消除应力（800～850℃，保温5～15min），恢复材料磁性

32软磁材料－电工硅钢单取向硅钢的优点：磁性具有强烈的方向性；在4.3.3坡莫台金坡莫合金：来源于英文Permalloy，指镍的质量分数为30％一90％的镍铁合金。用途：在弱磁场下具有很高磁导率的铁芯材料和磁屏蔽材料，也可用作要求低剩磁和恒磁导率的脉冲变压器材料，还可用作各种矩磁台金、热磁合金和磁致伸缩合金等。334.3.3坡莫台金坡莫合金：来源于英文PermalloNi-Fe合金的磁性与成分的关系34Ni-Fe合金的磁性与成分的关系34使用过程中应避免冲击、振动及其它力的作用。避免超结构相Ni3Fe形成Ni－Fe在600℃以下的冷却过程中发生有序化转变形成Ni3Fe；不利于磁性能。解决办法：600℃后急冷易变形对应力敏感加工后须退火1200～1300℃，保温3h并缓冷至600℃坡莫合金的热处理35使用过程中应避免冲击、振动及其它力的作用。避免超结构相Ni3主要是高镍含量的铁镍合金。我国的高镍高导磁合金有六个牌号:1J76、1J77、1J79、1J80、1J85和1J86，镍含量76%～86%。其基本性能：μm

125-187mH/m,Hc1.4-3.2A/m,Bs0.6-0.75T,ρ55-62×10-8·m高导磁合金在弱场下具有很高的初始磁导率和最大磁导率，有较高的电阻率，因而适合在交流弱磁场中使用，如各种音频变压器、互感器、磁放大器、音频磁头、精密电表中的动片与静片等。主要用于收音机、电视机和通讯器材等。36主要是高镍含量的铁镍合金。我国的高镍高导磁合金有六个牌号:1恒导磁率的获得：冷轧后于1000℃下进行再结晶退火，可以得到(001)[100]织构。再将其以50%的轧制率进行冷轧，可以生成单轴轧制型磁各向异性。对合金进行横向磁场热处理(外加磁场方向垂直于使用中的磁化方向)，可使其磁化率在很大范围内保持恒定不变。恒导磁率合金成分范围：含Ni55～75%的铁镍合金，国产恒导磁率合金牌号为1J66(Fe-w(Ni)65%)，主要用途：恒电感器，也可用于单极脉冲变压器。

37恒导磁率的获得：冷轧后于1000℃下进行再结晶退火，可以得到Bs（约1T）、磁导率和矫顽力介于高磁饱和材料和高导磁材料之间，电阻率较高。适用于较高的频率，中、弱磁场范围。1J46和1J50合金主要用于制作小功率变压器、微电机、继电器、扼流圈和电磁离合器的铁心，以及磁屏蔽罩、话筒震动膜等。1J54合金具有更高的电阻率与低的矫顽力，主要用于脉冲变压器、音频和高频通讯仪器等。低镍的Fe-Ni36%合金的Bs和电阻率ρ介于1J50和1J54合金之间，合金价格便宜，主要用于要求高Bs，而对磁导率要求不高的条件下制备高频滤波器、脉冲变压器及灵敏断电器等。中磁饱和中磁导率合金成分：低镍和中镍的铁镍合金，1J46、1J50和1J5438Bs（约1T）、磁导率和矫顽力介于高磁饱和材料和高导磁材料之4.3.4其他软磁台金一、铁铝合金二、铁硅铝合金：Fe-9.6Si-5.4Al的软磁合金.磁致伸缩系数和磁各向异性常数几乎同时为零.电阻率高、耐磨性好，作为磁头磁芯材料比较理想。三、铁钴合金：具有高的饱和磁化强度，在WCo为35％时，最大饱和磁化强度达到2．45T。加工性能较差。常用作直流电磁铁铁芯、极头材料、航空发电机定于材料以及较高的饱和磁致伸缩系数。394.3.4其他软磁台金一、铁铝合金39

一、铁铝合金成分：以铁和铝为主要成分的软磁材料。价格优势：与铁镍合金相比价格较低；常用来作为铁镍合金的替代品。磁性能：可以通过调解铝的含量，获得满足不同要求的软磁材料。例如1J16合金有较高的磁导率，电阻率高可达150μΩ.cm.是目前所有金属材料中最高的一种；具有较高的硬度、强度和耐磨件；密度低，重量轻；对应力不敏感，适于在冲击、振动等环境下工作；只有较好的温度稳定性和抗核辐射性能等优点。主要用途：主要用于磁屏蔽，小功率变压器，继电器，微电机，讯号放大铁芯；露，超声波换能器元件，磁头。此外，还用于中等磁场工作的元件，如微电机、音频变压器、脉冲变压器、电感元件等。40一、铁铝合金成分：以铁和铝为主要成分的软磁材料。40铁铝合金的磁性能牌号品种厚度μiμMaxHc(A/m)B(T)Br(T)λs1J16热轧薄板0.356000300003.980.65(B30)0.41J13热轧带材0.35360-660(5~10)K501.1(B30)35x10-61J12热轧带材0.3525002500121.2(B30)0.51J6冷轧带0.52K~5.5K15K~50K481.35(B25)0.341铁铝合金的磁性能牌号品种厚度二、铁硅铝合金(仙台斯特合金)历史：是1932年企口本仙台被开发出来的。成分：Fe-9.6Si-5.4Al的软磁合金。在该成分时，台金的λs和K1几乎同时趋于零，并且具有高磁导率和低矫顽力。同时，不需要高价的Co和Ni，而且电阻率高、耐磨性好，所以作为磁头磁芯材料比较理想。42二、铁硅铝合金(仙台斯特合金)历史：是1932年企口本仙台被三、铁钴合金铁钴合金:具有高的饱和服化强度，含钴35%的铁钴合金的Bs达2.45T，是迄今Bs最高的磁性材料。在WCo为50％左右的铁钴合金，具有高的饱和磁化强度，高的初始磁导率和最大磁导率，通常称为Permendur合金。但铁钴合金的加工性能较差，为了改善其加工性能，通常加入V、Cr、Mo、W和Ti等元素。铁钴合金铁钴合金具有高的磁导和的Bs，适用于小型化、轻型化以及有较高要求的飞行器及仪器仪表元件的制备，制造电磁铁极头和高级耳膜震动片等。但电阻率偏低，不适于高频场合的应用。但价格昂贵。此外，由于铁钴合金具有较高的饱和磁致伸缩系数，也是一种很好的磁致伸缩合金。43三、铁钴合金铁钴合金:具有高的饱和服化强度，含钴35%的铁钴（四）粉心材料减少高频下的损耗涡流损耗还与材料厚度的平方成正比高频下的损耗磁致损耗与频率成正比涡流损耗与频率的平方成正比主要问题解决办法减小铁芯材料（Si钢片）的厚度有一定限度100KHz。将磁性材料制成粉末，在粉末颗粒之间加上绝缘物质，用压缩成型的办法制成磁心，使用频率可以提高到几百MHz。粉心型材料44（四）粉心材料减少高频下的损耗涡流损耗还与材料厚度的平方成正粉芯产品示例软磁材料－粉心材料45粉芯产品示例软磁材料－粉心材料454.4软磁铁氧体材料历史：发展最早、应用最广.最早由荷兰菲利普实验室Snock于1935年研制成功.特点:源于亚铁磁性,Ms较金属低,但电阻率高,具有良好的高频特性.特性:高μi（大于5000/以适应小型化、轻量化要求，配方要求高纯原料（λs和K1趋于零）、合适气氛严格工艺。高品质因数Q、高温度(时间)稳定性、高截止频率fr。高Bs（开关电源、低频（脉冲）功率变压器、大损耗（吸波材料、高密度（磁记录材料）。材料:包括MnZn，NiZn，MgZn等尖晶石型铁氧体,以及Co2Y,Co2Z等平面六角型铁氧体。464.4软磁铁氧体材料历史：发展最早、应用最广.最早由荷兰4747484890012509’154034’12502’79038’A-O-BB-O-BA-O-AO2-A位B位尖晶石晶格中超交换作用的各种路径4990012509’154034’12502’7903MnZn铁氧体晶体结构:尖晶石结构,mMnFe204·nZnFe204与少量Fe304组成的单相固溶体.优势:在低频段(500kHz以下)较其它铁氧体有优势,如磁滞损耗低,在相同高磁导率的情况下居里温度较NiZn高，起始磁导率高达4×104~1×105,且价格低廉.高磁导率MnZn铁氧体:是在电子工业和电子技术中一种急需和应用广泛的功能材料，可以用作通讯设备、测控仪器、家用电器及新型节能灯具中的宽频带变压器、微型低频变压器、小型环形脉冲变压器和微型电感元件等更新换代的电子产品。功率铁氧体:主要特征是在高频(几百kHz)高磁感应强度的条件下，仍旧保持很低的功耗，而且其功耗随磁芯温度的升高而下降，在80℃左右达到最低点，从而形成良性循环。主要用于各种开关电源变压器和彩色回扫变压器的电感器件.50MnZn铁氧体晶体结构:尖晶石结构,mMnFe204·n功率铁氧体的性能指标51功率铁氧体的性能指标51高磁导率铁氧体部分产品的性能52高磁导率铁氧体部分产品的性能52NiZn铁氧体适用范围:产量大、应用广的高频软磁材料。在1一l00MHz范围内应用最广，性能大大优于MnZn铁氧体（由于其多孔性及高电阻率）。在1MHz以下时，其性能不如MnZn铁氧体.主要特点：具有频带宽、体积小、重量轻等特点。用NiZn铁氧体软磁做成的器件频带宽，使用频率可以做到很宽（从几千赫兹到几千兆赫兹），大大扩展了软磁材料的使用频率范围。其主要功能是在宽频带范围内实现射频信号的能量信输和阻抗变换。主要用途：广泛应用在雷达、电视、通讯、仪器仪表、自动控制、电子对抗等领域。国内镍锌铁氧体起步较晚，与国外尚有差距。53NiZn铁氧体适用范围:产量大、应用广的高频软磁材料。在NiZn铁氧体截止频率fr：由于晶体结构的限制，立方晶系铁氧体的使用频率大体上仅能在数百兆赫之下。到目前为止，几百兆赫以上的高频软磁材料基本上是以平面型六角晶系铁氧体为主。在μi值相同的条件下,平面型六角晶系铁氧体的截止频率较立方晶系高5—l0倍。例如，CoZ铁氧体的截止频率约为1500MHz，用IrO取代CoZ中的Fe，截止频率被提高到8000MHz。发展方向：高磁导率材料和功率铁氧体已成为现代软磁铁氧体材料发展的主要方向。54NiZn铁氧体截止频率fr：由于晶体结构的限制，立方晶系铁磁谱曲线和截止频率fr磁谱：磁谱是指铁磁体在交变磁场中的复数磁导率的实部和虚部随频率变化的关系曲线。截止频率fr：在材料的磁谱曲线上，复数磁导率的实部下降到初始值的一半或虚部达到极大值时所对应的频率称为该材料的截止频率。55磁谱曲线和截止频率fr磁谱：磁谱是指铁磁体在交变磁场中的复数日本TDK部分NiZn铁氧体材料性能指标56日本TDK部分NiZn铁氧体材料性能指标56铁氧体的制备方法制备方法：盐类分解法、化学共沉淀法、热压法等。工业生产中典型方法：氧化法工艺流程如下：57铁氧体的制备方法制备方法：盐类分解法、化学共沉淀法、热压法等4.5非晶态软磁材料结构：非晶材料是不具有晶态特性的固体。从原子排列上来看，非晶材料为长程无序、短程有序结构。性能特征：(1)不存在阻碍畴壁移动的位错和晶界，因而具有高磁导率和低矫顽力；磁各向同性,软磁综合性能优良.(2)电阻率比同种晶态材料高，因此在高频场合使用时材料涡流损耗小；(3)体系的自由能较高，因而其结构是热力学不稳定的，加热时具有结晶化倾向：(4)机械强度较高且硬度较高；(5)抗化学腐蚀能力强，抗Y射线及中子等辐射能力强。584.5非晶态软磁材料结构：非晶材料是不具有晶态特性的固体。非晶态软磁材料1)3d过渡金属(T)—非金属系。其中T为Fe，Co，Ni等；非金属为B，C，Si、P等.如:铁基非晶态合金，如Fe80B20，Fe78B13Si9等，具有高的饱和磁感应强度Bs(1.56~1.8T).Hc极低,替代硅钢可大大降低铁芯损耗,节能显著.是高档变压器的发展方向.铁镍基非晶态合金，如Fe40Ni40P14B6等,磁导率高.钴基非晶态合金，如Co70Fe5(Si,B)25，等适宜作高频开关电源变压器.3d过渡金属(T)—金属系。T为Fe,Co,Ni等；金属为Ti,Zr,Nb,Ta等.如,Co-Ta-Zr系溅射薄膜磁头.过渡金属(T)—稀土类金属(RE)系。TbFeCo为磁光材料.实用化非晶态软磁材料的种类：59非晶态软磁材料1)3d过渡金属(T)—非金属系。其中T为非晶态软磁材料的制备制备方法：气相沉积法:真空蒸发、溅射、辉光放电和化学沉积。液相急冷法:将熔融合金用加压惰性气体(如氩气)将液态合金从直径为0.2-0.5μm的石英喷嘴中喷射到高速旋转(2000-10000r/min)的冷却棍表面.液态合金以106~108K/s的高速冷却，形成非晶态.高能粒子注入法：采用能量密度较高(约100kw/cm2)的激光或电子束来辊照金属表面时，可使表面局部熔化，并利用自身基体冷却产生4×l04—5×l06K/s冷却速度，得到约400μm厚度的非晶层.60非晶态软磁材料的制备制备方法：60制备非晶材料的液相急冷法单辊离心冷却双辊急冷轧制法61制备非晶材料的液相急冷法单辊离心冷却双辊急冷轧制法613.2软磁材料－非晶态、微晶与纳米晶软磁合金623.2软磁材料－非晶态、微晶与纳米62冷却速度与最大厚度铁基非晶临界冷却速度:Rc>105K/s铁基非晶最大厚度:tmax~25μm;铁镍基:tmax~50μm.块体金属玻璃(BMG)冷却速度:Rc<400K/s;tmax~3-6mm.63冷却速度与最大厚度铁基非晶临界冷却速度:Rc>105BMG合金形成条件大幅度提高合金玻璃形成能力(glassformingability,GFA)。即大幅度提高过冷液体的稳定性,使合金过冷液体连续冷却转变CCT曲线鼻尖显著右移,从而降低临界冷却速度.经验表明,提高合金tmax能力的元素按下列顺序排列:Pd>Zr>Mg>Ln>Ti-Cu-Fe>Ni=Co>Ca.Inoue经验法则:①由3种以上组元形成多元合金系;②主要组元间原子尺寸差异大于12%;③3种主要组元混合热为负值(放热反应)64BMG合金形成条件大幅度提高合金玻璃形成能力(glassf铁基非晶带的损耗仅为传统Fe—Si合金的1/3，在电力工业中应用可以显著地降低损耗.但由于成本较高，目前尚难以大量取代传统的材料，但在高功率脉冲变压器、航空变压器、开关电源等方面已获得应用。另外，钴基和铁镍基非晶作为防盗标签在图书馆和超级市场中获得了大量的应用。65铁基非晶带的损耗仅为传统Fe—Si合金的1/3，在电力工业中纳米晶软磁材料历史：1988年，日本日立金属公司的Yashizawa等人在非晶合金基础上通过晶化处理开发出纳米晶软磁合金(Finemet)。优点：突出优点在于兼备了铁基非晶合金的高Ms和钴基非晶合金的高磁导率、低损耗，并且是成本低廉的铁基材料。原因：纳米晶合金具有优良的软磁性质与其特殊的组织结构是分不开的。纳米晶合金的晶粒尺寸小于磁交换相互作用长度，导致平均磁晶各向异性很小。同时，通过调整合金成分，可以使其磁致伸缩趋近于零。66纳米晶软磁材料历史：1988年，日本日立金属公司的YashiFeCuNbSiB非晶合金晶化过程示意图67FeCuNbSiB非晶合金晶化过程示意图67各类软磁材料性能比较68各类软磁材料性能比较68软磁材料矫顽力与晶粒尺寸的关系69软磁材料矫顽力与晶粒尺寸的关系69铁氧体、非晶材料与纳米微晶材料的特性对比70铁氧体、非晶材料与纳米微晶材料的特性对比70习题1.对软磁材料基本性能的要求有哪些?2.提高软磁材料的起始磁导率的途径有哪些?3.软磁材料可以分为几大类?它们在磁性能和应用场合上有哪些差别?4.常用的金属软磁材料有哪些?它们各有什么特点，分别有哪些应用?5.常用铁氧体软磁材料有哪些?它们各有什么特点，分别有哪些应用？6.与传统晶态材料相比，非晶态软磁材料有哪些优势?如何制备非晶态磁性材料?7.为什么说纳米晶合金的发明是软磁材料的一个突破性进展?纳米晶软磁合金如何制备,有哪些典型应用71习题1.对软磁材料基本性能的要求有哪些?71概述：磁性材料分类按矫顽力分类软磁材料半硬磁材料硬（永）磁材料Hc<100A/m(1.25Oe)Hc:100～1000A/m(1.25～12.5Oe)Hc>1000A/m(12.5Oe)按用途分类铁芯材料磁记录材料磁头材料磁致伸缩材料磁屏蔽材料变压器、继电器录音机通讯仪器、电器磁带、磁盘传感器72概述：磁性材料分类按矫顽力分类软磁材料半硬磁材料硬（永）磁材按市场产值(产量)分类排序：磁记录材料、软磁材料、永磁材料.产量顺序正好相反.73按市场产值(产量)分类排序：磁记录材料、软磁材料、永磁材料.

主要磁性材料简介1.永磁材料：永磁铁氧体、稀土永磁.2.

软磁材料：铁氧体软磁、纳米微晶软磁、块体非晶、软磁颗粒膜.3.

磁记录材料4.

高温磁制冷材料5.自旋电子学材料74主要磁性材料简介1.永磁材料：永磁铁氧体、稀土永磁.3第4章软磁材料4.1衡量软磁材料的重要指标／l144.2提高起始磁导率的途径／1154.3金属软磁材料／l164.3.1电工纯铁／1164.3.2硅钢／1184.3.3坡莫合金／12D4.3.4其他软磁合金／1224.4铁氧体软磁材料／1234.5纳米晶软磁材料／(非晶态/纳米晶)软磁材料75第4章软磁材料4.1衡量软磁材料的重要指标／l14软磁材料用途：变压器、电机、电感与继电器的铁(磁)心；磁头与磁记录介质；计算机磁心等。定义:能够迅速响应外磁场的变化，能低损耗地获得高磁感应强度，既容易受外加磁场磁化和退磁的材料。Hc<100A/m(1.25Oe)76软磁材料用途：变压器、电机、电感定义:能够迅速响应外磁场的变对软磁材料的基本要求有：a.初始磁导率µi和最大磁导率µmax要高；b.饱和磁感应强度Ms要高c.矫顽力Hc小；d.功率损耗P要低；e.高的稳定性。77对软磁材料的基本要求有：a.初始磁导率µi和最大磁导率µ软磁材料的种类和用途合金:硅钢(Fe-Si)、坡莫合金(Fe-Ni)、仙台斯特合金(Fe-Si-A1);发电机、变压器、马达软磁铁氧体：Mn—Zn系、Ni—Zn系、Mg—Zn系等，多用于变压器、线圈、天线、磁头、开关等。非晶态、纳米晶和薄膜:可以根据需要制备特殊用途的磁性材料，如超晶格。78软磁材料的种类和用途合金:7软磁材料的发展历史铁氧体尚未问世之前，金属软磁材料垄断了电力、电子、通信各领域。金属磁饱和磁化强度远高于铁氧体，因此电力工业中的变压器、电机等至今仍是铁硅合金材料。金属软磁材料低电阻率的特性导致趋肪效应，涡流损耗限制了其在高频段的应用。20世纪40年代开始，软磁铁氧体由实验室走向工业生产，金属软磁材料慢慢退出应用市场，仅局限于某些特殊的应用。50年代至90年代，铁氧体在软磁行业中独占鳌头。软磁材料的性能常因应用而异，但通常希望高磁导率、低损耗。因矫顽力与晶粒尺寸成反比，因此以往追求的是材料的显微结构尽可能均匀，晶粒尺寸尽可能大。79软磁材料的发展历史铁氧体尚未问世之前，金属软磁材料垄断了电力软磁材料的发展历史1970年，Fe-Ni-B非晶态合金研制成功，1988年，Fe-Ni-B-Nb-Cu纳米微晶软磁材料问世，均发现了非常优异的软磁特性。人们发现，在—定尺、十范国内，矫顽力与晶粒尺寸的六次方成正比。于是软磁材料的研制又朝着另外一个方向发展，要求晶粒尺寸尽可能小，以致达到纳米数量级。90年代后，非晶与纳米微晶金属软磁材料逐步成为软磁铁氧体的新的竞争对手，在性能上它远优于铁氧体，但在性价比上尚处于劣势，在市场占有率上一时还不会对铁氧体构成威胁，但在高技术领域的应用中它将大显身手。80软磁材料的发展历史1970年，Fe-Ni-B非晶态合金研制成4.1衡量软磁材料的重要指标一、起始磁导率

二、矫顽力Hc三、饱和磁感压强度Ms四、磁损耗五、稳定性814.1衡量软磁材料的重要指标一、起始磁导率二、矫顽一、起始磁导率在实际磁化过程中，起始磁导率应是畴转磁化和畴壁位移磁化这两个过程的迭加:82一、起始磁导率在实际磁化过程中，起始磁导率应是畴转磁化和畴壁决定磁导率的主要因素主要因素:(Ms,K1,λs,等基本磁特性参数)起始磁导率µi都有一个共同的特点:即与材料的饱和磁化强度Ms的平方成正比;与材料的K1和λs成反比;与材料中的内应力σ，和杂质浓度β成反比。次要因素:(σ，β)σ和β的大小及其对磁导率的影响会随加工条件和实际情况而变化。83决定磁导率的主要因素主要因素:(Ms,K1,λs,二、矫顽力Hc软磁材料的基本性能要求是，能快速地响应外磁场变化，这就要求材料具有低矫顽力值。图为在低磁场时就表现出灵敏的响应。软磁材料典型的磁滞回线示意图84二、矫顽力Hc软磁材料的基本性能要求是，能快速地响应外磁影响矫顽力Hc的因素软磁材料的矫顽力较低:通常约为0.1-100A/m数量级。软磁材料的反磁化过程主要是通过畴壁位移来实现的，因此材料内部应力起伏和杂质的含量与分布成为影响矫顽力Hc的主要因素。对于内应力不易消除的材料，应着重考虑降低λs；对于杂质含量较多的材料应着重考虑降低Kl值。对于软磁材料，在提高µi的同时可以实现降低Hc的目的。85影响矫顽力Hc的因素软磁材料的矫顽力较低:通常约为0.1三、饱和磁感压强度Ms饱和磁感应强度地是软磁材料的又一重要磁性参量。软磁材料通常要求其具有高的饱和磁感应强度Ms，这样不仅可以获得高的µi值，还可以节省资源，实现磁性器件的小型化。在软磁材料中可以通过选择适当的配方成分，来提高材料的Ms值。然而，实际情况是，材料的Ms值一般不可能有很大的变动。86三、饱和磁感压强度Ms饱和磁感应强度地是软磁材料的又一重要磁四、磁损耗软磁材料多用于交流磁场，因此动态磁化造成的磁损耗不可忽视。动态磁化所造成的磁损耗包括3个部分：涡流损耗，磁滞损耗和剩余损耗。随着交流磁场频率的增加，软磁材料动态磁化所造成的磁损耗增大。87四、磁损耗软磁材料多用于交流磁场，因此动态磁化造成的磁损耗不动态磁化特性瑞利磁滞回线：当外磁场的振幅不大（磁化基本上为可逆）时，得到在原点附近具有正负对称变化的磁滞回线。磁滞损耗：Wh=(3/4)fη(Hm)3涡流损耗：P=(r02/8ρ)(dM/dt)2(均匀磁化)(趋肤效应)P=(r02/2ρ)(dM/dt)2(非均匀磁化)磁后效应：磁化强度M(或B)跟不上磁场变化的延迟现象。(扩散磁后效、约旦磁后效:M(T)–M(0)=χdSVlogt，SV磁后效系数，χd微分磁导率。88动态磁化特性瑞利磁滞回线：当外磁场的振幅不大（磁化基本上为可复数磁导率交变磁场中的磁体：存在磁滞效应、涡流效应、磁后效应、畴壁共振等。交变磁场：H=HmeiωtB=Bmei（ωt-φ）复数磁导率：μ=(1/μ0)(B/H)=(Bm/μ0Hm)e-iφ=μ´

-iμ´´磁损耗功率密度：P耗=(1/T)∫0THdB=πfμ0μ´´Hm2

储能密度：WC=(1/T)∫0THBdt=(1/2)μ0μ´Hm2

品质因子：Q=2πf(Wc/P耗)=μ´/μ´´磁损耗系数(损耗角正切):tanφμ=1/Q=μ´´/μ´89复数磁导率交变磁场中的磁体：存在磁滞效应、涡流效应、磁后效应五、稳定性高科技特别是高可靠工程技术的发展，要求软磁材料不但要高µi,低损耗等，更重要的是高稳定性。软磁材料的高稳定性是指磁导率的温度稳定性要高，减落要小，随时间的老化要尽可能地小，以保证其长寿命工作于太空、海底、地下和其他恶劣环境。影响软磁材料稳定工作的因素有低温、潮湿、电磁场、机械负荷、电离辐射等，在这些因素的影响下，软磁材料的基本特性参数发生变化，从而导致性能的变化。90五、稳定性194.2提高起始磁导率的途径必要条件：提高Ms并降低K1、λs：的值.充分条件：降低杂质浓度，提高密度，增大晶粒尺寸，结构均匀化，消除内应力和气孔的影响。这都与配方的选择和工艺条件密切相关。914.2提高起始磁导率的途径必要条件：提高Ms并降低K1、λ提高起始磁导率µi的途径一、提高Ms降低磁晶各向异性常数K1和磁致伸缩系数λs材料的起始磁导率µi与Ms的平方成正比。最有效方法是从配方和工艺上使K1→0，λs→0.例如：CoFe2O4、Fe3O4Ms虽高，但K1和λs太大。Fe19Ni81：λs→0；Fe24Ni76：K1→0；Fe21.5Ni78.5：µi～104.选用K1和λs很小的铁氧体作为基本成分：MnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、NiFe2O4。二、改善材料的显微结构选择原料纯度高、活性好、适当的热处理条件，可以使烧成的材科结构均匀、杂质和气孔较少。晶粒增大，晶界对畴壁位移的阻滞作用减小，µi升高。材料的织构化：结晶织构是将各晶粒易磁化轴排列在同一方向；磁畴织构是使磁畴沿磁场方向取向，从而提高µi值。92提高起始磁导率µi的途径一、提高Ms降低磁晶各向异性常数K1三、降低内应力由磁化过程的磁致伸缩引起的内应力，它与λs成正比。烧结后冷却速度太快，会造成晶格畸变，产生内应力。可以采用低温退火消除。气孔、杂质、晶格缺陷等因素在材料内部产生应力。原材料的优选以及工艺过程的严格拉制来消除。93三、降低内应力224.3金属软磁材料4.3.1电工纯铁／1164.3.2硅钢／1184.3.3坡莫合金／12D4.3.4其他软磁合金／122944.3金属软磁材料4.3.1电工纯铁／116234.3.1电工纯铁纯度：电工纯铁是指纯度在99.8％以上。冶炼时，首先用氧化渣除之碳、硅、锰等元素，再用还原渣除去磷和硫，出钢时在钢包中添加脱氧剂获得。软磁性能：经过退火热处理，起始磁导率µi为300—500，最大磁导率µmax为(6~12)×103,Hc为39.8～95.5A/m。(0.5~1.2Oe)1A/m=4p/

103Oe主要用途：在直流磁场下工作的器件。制造电磁铁的铁芯和磁极，继电器的磁路，感应式和电磁式测量仪表的零件，扬声器的各种磁路，电话中的振动膜、磁屏蔽，电机中用以导引直流磁通的磁极，冶金原料等。954.3.1电工纯铁纯度：电工纯铁是指纯度在99.8％以上最常见的是电磁纯铁，名称为电铁(代号DT)，含碳量低于0.04%的Fe-C合金，Bs达2.15T，其供应状态包括锻材、管材、圆棒、薄片或薄带等。去应力退火：消除加工应力。保护条件下860～930℃，保温4小时后随炉冷却。去除杂质处理：纯铁中的杂质（C，Mn，Si，P，S，N等）会显著降低材料的磁导率和矫顽力。通过去杂质退火处理来降低材料中杂质的含量。在纯干燥氢气或真空(10-2帕以下)中，于1200～1300℃温度保温5～10小时。软磁材料－电工纯铁工业纯铁的热处理：纯铁材在加工成元件后必须经过热处理才能获得好的软磁性能96最常见的是电磁纯铁，名称为电铁(代号DT)，去应力退火：消除软磁材料－纯铁的磁时效人工时效处理：克服纯铁严重的自然磁时效现象，为保持纯铁元件的磁稳定性，须在热处理后进行100℃，保温100小时的人工时效处理。或选择低时效敏感性的材料。纯铁的自然磁时效现象：即随着时间的增长，材料的矫顽力上升，磁导率下降。纯铁的时效在130℃附近特别明显。引起时效的原因是由于在Fe中含有N，逐渐形成铁的氮化物所致。纯铁的缺点：电阻率低，使用时产生很大的涡流损耗，不适于制作在交变场中工作的铁心。

97软磁材料－纯铁的磁时效人工时效处理：克服纯铁严重的自然磁时效我国电工纯铁的磁性和用途98我国电工纯铁的磁性和用途274.3.2电工硅钢电工硅钢片（Fe-Si软磁合金）：电工纯铁只能在直流磁场下工作，为了克服在交变磁场下涡流损耗大的缺点，加入少量硅，形成固溶体，提高铁的最大磁导率，增大电阻率，还可显著改善磁性时效。但Si加入量过多时，会降低饱和磁化强度、居里温度、磁晶各向异性常数K1、磁致伸缩系数。Si含量的增大会使材料变脆。成分：碳的质量分数Wc在0.02%以下，硅的质量分数为（1.5～4.5）%。主要用途：广泛用于电动机、发电机、变压器、电磁机构、继电器电子器件及测量仪表中。主要用于制造大电流、频率50～400Hz的中、强磁场条件下的电动机、发电机、变压器等；中、弱磁场和较高频率(达10KHz)条件下的音频变压器、高频变压器、电视机与雷达中的大功率变压器、大功率磁变压器、以及各种继电器、电感线圈、脉冲变压器和电磁式仪表等。994.3.2电工硅钢电工硅钢片（Fe-Si软磁合金）：电工制造工艺：分为热轧和冷轧两种，以在结晶温度为区分点。热轧的温度与锻造温度相近，如钢材的热压温度在800～1250℃。冷轧一般用于生产带材，其轧速较高。轧制过程中都需要使用润滑剂，其作用是减少摩擦和轧辊的磨损以及温度的控制。电工硅钢100电工硅钢29软磁材料－电工硅钢与热轧硅钢相比，冷轧硅钢的Bs高，其厚度均匀、尺寸精度高、表面光滑平整，从而提高了填充系数和材料的磁性能。冷轧带材的厚度可低至0.02～0.05mm。冷轧硅钢的含硅量不超过3.5%，否则的材料冷轧十分困难。近年来，用快速凝固技术可制备出含硅6.5%的硅钢薄带。

电工硅钢片热轧硅钢片（DR）冷轧无取向硅钢片（DW）冷轧单取向硅钢片（DQ）电讯用冷轧单取向硅钢片（DG）101软磁材料－电工硅钢与热轧硅钢相比，冷轧硅钢的Bs高，其厚软磁材料－冷轧硅钢带在冷轧单取向硅钢带中，晶粒整齐一致地排列成高斯(GOSS)织构，如图示意，晶体的(110)面与轧制平面平行，易磁化的[001]轴在轧制方向上。垂直于轧制方向的是难磁化的[110]轴。最难磁化的[111]轴与轧制方向成54.79角。

冷轧单取向硅钢的晶粒取向

102软磁材料－冷轧硅钢带在冷轧单取向硅钢带中，晶粒整齐一致地排列软磁材料－电工硅钢单取向硅钢的优点：磁性具有强烈的方向性；在易磁化的轧制方向上具有优越的高导磁与低损耗特性。取向钢带在轧制方向的铁损仅为横向的1/3，磁导率比约为6:1，其铁损约为热轧带的1/2，磁导率为后者的2.5倍。

织构取向度的影响：取向度<7o加微量Al等、形成AlN,可使范围减小，取向度<3o去应力退火处理：用硅钢片制成的电磁元件成型之后，应消除应力（800～850℃，保温5～15min），恢复材料磁性

103软磁材料－电工硅钢单取向硅钢的优点：磁性具有强烈的方向性；在4.3.3坡莫台金坡莫合金：来源于英文Permalloy，指镍的质量分数为30％一90％的镍铁合金。用途：在弱磁场下具有很高磁导率的铁芯材料和磁屏蔽材料，也可用作要求低剩磁和恒磁导率的脉冲变压器材料，还可用作各种矩磁台金、热磁合金和磁致伸缩合金等。1044.3.3坡莫台金坡莫合金：来源于英文PermalloNi-Fe合金的磁性与成分的关系105Ni-Fe合金的磁性与成分的关系34使用过程中应避免冲击、振动及其它力的作用。避免超结构相Ni3Fe形成Ni－Fe在600℃以下的冷却过程中发生有序化转变形成Ni3Fe；不利于磁性能。解决办法：600℃后急冷易变形对应力敏感加工后须退火1200～1300℃，保温3h并缓冷至600℃坡莫合金的热处理106使用过程中应避免冲击、振动及其它力的作用。避免超结构相Ni3主要是高镍含量的铁镍合金。我国的高镍高导磁合金有六个牌号:1J76、1J77、1J79、1J80、1J85和1J86，镍含量76%～86%。其基本性能：μm

125-187mH/m,Hc1.4-3.2A/m,Bs0.6-0.75T,ρ55-62×10-8·m高导磁合金在弱场下具有很高的初始磁导率和最大磁导率，有较高的电阻率，因而适合在交流弱磁场中使用，如各种音频变压器、互感器、磁放大器、音频磁头、精密电表中的动片与静片等。主要用于收音机、电视机和通讯器材等。107主要是高镍含量的铁镍合金。我国的高镍高导磁合金有六个牌号:1恒导磁率的获得：冷轧后于1000℃下进行再结晶退火，可以得到(001)[100]织构。再将其以50%的轧制率进行冷轧，可以生成单轴轧制型磁各向异性。对合金进行横向磁场热处理(外加磁场方向垂直于使用中的磁化方向)，可使其磁化率在很大范围内保持恒定不变。恒导磁率合金成分范围：含Ni55～75%的铁镍合金，国产恒导磁率合金牌号为1J66(Fe-w(Ni)65%)，主要用途：恒电感器，也可用于单极脉冲变压器。

108恒导磁率的获得：冷轧后于1000℃下进行再结晶退火，可以得到Bs（约1T）、磁导率和矫顽力介于高磁饱和材料和高导磁材料之间，电阻率较高。适用于较高的频率，中、弱磁场范围。1J46和1J50合金主要用于制作小功率变压器、微电机、继电器、扼流圈和电磁离合器的铁心，以及磁屏蔽罩、话筒震动膜等。1J54合金具有更高的电阻率与低的矫顽力，主要用于脉冲变压器、音频和高频通讯仪器等。低镍的Fe-Ni36%合金的Bs和电阻率ρ介于1J50和1J54合金之间，合金价格便宜，主要用于要求高Bs，而对磁导率要求不高的条件下制备高频滤波器、脉冲变压器及灵敏断电器等。中磁饱和中磁导率合金成分：低镍和中镍的铁镍合金，1J46、1J50和1J54109Bs（约1T）、磁导率和矫顽力介于高磁饱和材料和高导磁材料之4.3.4其他软磁台金一、铁铝合金二、铁硅铝合金：Fe-9.6Si-5.4Al的软磁合金.磁致伸缩系数和磁各向异性常数几乎同时为零.电阻率高、耐磨性好，作为磁头磁芯材料比较理想。三、铁钴合金：具有高的饱和磁化强度，在WCo为35％时，最大饱和磁化强度达到2．45T。加工性能较差。常用作直流电磁铁铁芯、极头材料、航空发电机定于材料以及较高的饱和磁致伸缩系数。1104.3.4其他软磁台金一、铁铝合金39

一、铁铝合金成分：以铁和铝为主要成分的软磁材料。价格优势：与铁镍合金相比价格较低；常用来作为铁镍合金的替代品。磁性能：可以通过调解铝的含量，获得满足不同要求的软磁材料。例如1J16合金有较高的磁导率，电阻率高可达150μΩ.cm.是目前所有金属材料中最高的一种；具有较高的硬度、强度和耐磨件；密度低，重量轻；对应力不敏感，适于在冲击、振动等环境下工作；只有较好的温度稳定性和抗核辐射性能等优点。主要用途：主要用于磁屏蔽，小功率变压器，继电器，微电机，讯号放大铁芯；露，超声波换能器元件，磁头。此外，还用于中等磁场工作的元件，如微电机、音频变压器、脉冲变压器、电感元件等。111一、铁铝合金成分：以铁和铝为主要成分的软磁材料。40铁铝合金的磁性能牌号品种厚度μiμMaxHc(A/m)B(T)Br(T)λs1J16热轧薄板0.356000300003.980.65(B30)0.41J13热轧带材0.35360-660(5~10)K501.1(B30)35x10-61J12热轧带材0.3525002500121.2(B30)0.51J6冷轧带0.52K~5.5K15K~50K481.35(B25)0.3112铁铝合金的磁性能牌号品种厚度二、铁硅铝合金(仙台斯特合金)历史：是1932年企口本仙台被开发出来的。成分：Fe-9.6Si-5.4Al的软磁合金。在该成分时，台金的λs和K1几乎同时趋于零，并且具有高磁导率和低矫顽力。同时，不需要高价的Co和Ni，而且电阻率高、耐磨性好，所以作为磁头磁芯材料比较理想。113二、铁硅铝合金(仙台斯特合金)历史：是1932年企口本仙台被三、铁钴合金铁钴合金:具有高的饱和服化强度，含钴35%的铁钴合金的Bs达2.45T，是迄今Bs最高的磁性材料。在WCo为50％左右的铁钴合金，具有高的饱和磁化强度，高的初始磁导率和最大磁导率，通常称为Permendur合金。但铁钴合金的加工性能较差，为了改善其加工性能，通常加入V、Cr、Mo、W和Ti等元素。铁钴合金铁钴合金具有高的磁导和的Bs，适用于小型化、轻型化以及有较高要求的飞行器及仪器仪表元件的制备，制造电磁铁极头和高级耳膜震动片等。但电阻率偏低，不适于高频场合的应用。但价格昂贵。此外，由于铁钴合金具有较高的饱和磁致伸缩系数，也是一种很好的磁致伸缩合金。114三、铁钴合金铁钴合金:具有高的饱和服化强度，含钴35%的铁钴（四）粉心材料减少高频下的损耗涡流损耗还与材料厚度的平方成正比高频下的损耗磁致损耗与频率成正比涡流损耗与频率的平方成正比主要问题解决办法减小铁芯材料（Si钢片）的厚度有一定限度100KHz。将磁性材料制成粉末，在粉末颗粒之间加上绝缘物质，用压缩成型的办法制成磁心，使用频率可以提高到几百MHz。粉心型材料115（四）粉心材料减少高频下的损耗涡流损耗还与材料厚度的平方成正粉芯产品示例软磁材料－粉心材料116粉芯产品示例软磁材料－粉心材料454.4软磁铁氧体材料历史：发展最早、应用最广.最早由荷兰菲利普实验室Snock于1935年研制成功.特点:源于亚铁磁性,Ms较金属低,但电阻率高,具有良好的高频特性.特性:高μi（大于5000/以适应小型化、轻量化要求，配方要求高纯原料（λs和K1趋于零）、合适气氛严格工艺。高品质因数Q、高温度(时间)稳定性、高截止频率fr。高Bs（开关电源、低频（脉冲）功率变压器、大损耗（吸波材料、高密度（磁记录材料）。材料:包括MnZn，NiZn，MgZn等尖晶石型铁氧体,以及Co2Y,Co2Z等平面六角型铁氧体。1174.4软磁铁氧体材料历史：发展最早、应用最广.最早由荷兰118471194890012509’154034’12502’79038’A-O-BB-O-BA-O-AO2-A位B位尖晶石晶格中超交换作用的各种路径12090012509’154034’12502’7903MnZn铁氧体晶体结构:尖晶石结构,mMnFe204·nZnFe204与少量Fe304组成的单相固溶体.优势:在低频段(500kHz以下)较其它铁氧体有优势,如磁滞损耗低,在相同高磁导率的情况下居里温度较NiZn高，起始磁导率高达4×104~1×105,且价格低廉.高磁导率MnZn铁氧体:是在电子工业和电子技术中一种急需和应用广泛的功能材料，可以用作通讯设备、测控仪器、家用电器及新型节能灯具中的宽频带变压器、微型低频变压器、小型环形脉冲变压器和微型电感元件等更新换代的电子产品。功率铁氧体:主要特征是在高频(几百kHz)高磁感应强度的条件下，仍旧保持很低的功耗，而且其功耗随磁芯温度的升高而下降，在80℃左右达到最低点，从而形成良性循环。主要用于各种开关电源变压器和彩色回扫变压器的电感器件.121MnZn铁氧体晶体结构:尖晶石结构,mMnFe204·n功率铁氧体的性能指标122功率铁氧体的性能指标51高磁导率铁氧体部分产品的性能123高磁导率铁氧体部分产品的性能52NiZn铁氧体适用范围:产量大、应用广的高频软磁材料。在1一l00MHz范围内应用最广，性能大大优于MnZn铁氧体（由于其多孔性及高电阻率）。在1MHz以下时，其性能不如MnZn铁氧体.主要特点：具有频带宽、体积小、重量轻等特点。用NiZn铁氧体软磁做成的器件频带宽，使用频率可以做到很宽（从几千赫兹到几千兆赫兹），大大扩展了软磁材料的使用频率范围。其主要功能是在宽频带范围内实现射频信号的能量信输和阻抗变换。主要用途：广泛应用在雷达、电视、通讯、仪器仪表、自动控制、电子对抗等领域。国内镍锌铁氧体起步较晚，与国外尚有差距。124NiZn铁氧体适用范围:产量大、应用广的高频软磁材料。在NiZn铁氧体截止频率fr：由于晶体结构的限制，立方晶系铁氧体的使用频率大体上仅能在数百兆赫之下。到目前为止，几百兆赫以上的高频软磁材料基本上是以平面型六角晶系铁氧体为主。在μi值相同的条件下,平面型六角晶系铁氧体的截止频率较立方晶系高5—l0倍。例如，CoZ铁氧体的截止频率约为1500MHz，用