湖南大学金属功能材料第4章 磁性材料-2.pdf

第2节金属磁牲材料的种类和特性 按材质分：金属、铁氧体 按原子结构特征分：晶态合金、非晶态合金 按磁性能分：软磁合金、硬磁合金、矩磁合金和 压磁合金(也叫磁滞伸缩合金) 现在人们常把那些矫顽力小于0.8kA/m 的材料称 为软磁合金，而把矫顽力大于0.8kA/m 的材料称为硬 磁合金。 一、金属软磁材料(又称高磁导率材料) 定义： 软磁材料指那些由较低的外部磁场强度就可获 得很大磁化强度及高密度磁通量, 容易反复磁化, 且在外磁场去掉后容易退磁的材料。特点是磁滞 回线细长、磁导率高、矫顽力低、铁心损耗低。 特点： 矫顽力(Hc)一般低于几百安每米、磁滞回线面积 小而窄、磁导率(µ)高而矫顽力(H )低。 c 分类： 软磁材料包括金属软磁材料(主要用于低频)和软 磁铁氧体(主要用于高频范围)两大类。 金属软磁材料按磁特性分为高磁导率(µ)合金、 矩形回线合金和低剩磁(Br)的扁平回线合金等。 按用途可分为电力工业用电机、变压器铁芯材 料，电子技术用音频、高频变压器、脉冲变压器、 磁放大器、互感器、磁头、磁屏蔽材料等。 按组织结构特征可分为传统的晶态材料及新型 的非晶态、微晶(或纳米晶)软磁材料等。 晶态软磁合金按合金成分可分为电工钢、Fe-Ni 合金、Fe-Si-Al合金、Fe-Al合金、Fe-Co合金、Fe-Cr 合金等，这些都是传统的晶态合金。 1. 对软磁材料的基本要求 初始磁导率µ、最大磁 i 导率µ 等要高，目的在于 max 提高功能效率。 剩余磁通密度B 要低， r 饱和磁感应强度M 要高， s 目的在于省资源，便于 轻薄短小，可迅速响应 外磁场极性(N-S极) 的反转。 矫顽力H 要小，目的在于提高高频性能。 c 为了节省能源，降低噪声等，高磁导率材料还应 具备下述特征： 铁损W要低，目的在于提高功能效率。 电阻率高, 以提高高频性能, 减少涡流损失。 磁致伸缩系数要低，目的在于降低噪声。 作为基本特性的磁各向异性系数K要低(无论在 哪个结晶方向都容易磁化) 。 铁磁体发生磁化时，其尺寸、形状发生变化的现象 称为磁致伸缩。从积极方面，可以利用此特性开发超 声发生元件、执行元件等。 补充知识 软磁材料的应用： 在强磁场下工作的磁性元件, 如电力工业中大量使 用的电动机、发电机、大功率变压器、电磁铁等, 要 求所用的磁性材料的饱和磁感强度高，价格便宜， 生产工艺简单，便于大批生产。通讯技术中常用的 变压器及换能器的铁心、磁屏蔽材料以及开关等磁 性元件，绝大部分在弱磁场下工作，它要求材料应 具有高的磁导率。 2. 电工用纯铁 高磁导率材料的基本功能是迅速响应外磁场的变 化且能低损耗地获得高磁通密度(磁感应强度) 。为 获得高磁通密度，要求高磁导率µ；为迅速响应外磁 场的变化，要求低矫顽力H ；为实现低损耗，要求 c 具有高大的电阻率ρ。这些特性受材料自身特性和加 工工艺的影响非常明显。 坡莫合金是更为优秀的高磁导率 材料，其特征是在低磁场时就出 现灵敏的反应，而且回线所围的 面积小，这表明损耗低。 电工用纯铁的含碳量极低，含铁量99.95 ％。 在平炉中进行冶炼时，用氧化渣除去C、Si、Mn等 元素，再用还原法去除P和S ，出钢时在钢包中加入 脱氧剂而得。这样获得的电工用纯铁经退火处理， 其起始磁导率µ为300 ～500µ ，最大磁导率为6000 ～ i 0 12000µ ，矫顽力在40 ～95A/m之间。 0 电工用纯铁具有矫顽力低、磁导