軟磁材料基礎(chǔ)知識(shí)連載（一）

1.2非晶軟磁合金材料的種類
　　
1.2.1鐵基非晶合金
　　
鐵基非晶合金：主要元素是鐵、硅、硼、碳、磷等。它們的特點(diǎn)是磁性強(qiáng)（飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)1.4-1.7T）、磁導(dǎo)率、激磁電流和鐵損等軟磁性能優(yōu)于硅鋼片，價(jià)格便宜，最適合替代硅鋼片，特別是鐵損低（ 為取向硅鋼片的1/3－1/5），代替硅鋼做配電變壓器可降低鐵損60－70％。鐵基非晶合金的帶材厚度為0.03毫米左右，廣泛應(yīng)用于中低頻變壓器的鐵心（一般在10千赫茲以下），例如配電變壓器、中頻變壓器、大功率電感、電抗器等。
　　
1.2.2鐵鎳基非晶合金
　　
鐵鎳基非晶合金：主要由鐵、鎳、硅、硼、磷等組成，它們的磁性比較弱（飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度大約為1T以下），價(jià)格較貴，但磁導(dǎo)率比較高，可以代替硅鋼片或者坡莫合金，用作高要求的中低頻變壓器鐵心，例如漏電開(kāi)關(guān)互感器。
　　
1.2.3鈷基非晶合金
　　
鈷基非晶合金：由鈷和硅、硼等組成，有時(shí)為了獲得某些特殊的性能還添加其它元素，由于含鈷，它們價(jià)格很貴，磁性較弱（飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度一般在1T以下），但磁導(dǎo)率極高，一般用在要求嚴(yán)格的軍工電源、或高端民用電源中的變壓器、電感等，替代坡莫合金和鐵氧體。
　　
1.2.4納米(超微晶)軟磁合金材料
　　　
鐵基納米晶合金由鐵、硅、硼和少量的銅、鉬、鈮等組成，其中銅和鈮是獲得納米晶結(jié)構(gòu)必不可少的元素。它們首先被制成非晶帶材，然后經(jīng)過(guò)適當(dāng)退火，形成微晶和非晶的混合組織。這種材料雖然便宜，但磁性能極好，某些領(lǐng)域幾乎能夠和非晶合金中最好的鈷基非晶合金相媲美，但是卻不含有昂貴的鈷，是工業(yè)和民用中高頻變壓器、互感器、電感的理想材料，也是坡莫合金和鐵氧體的換代產(chǎn)品。

2、特性參數(shù)：

2.1非晶納米晶軟磁合金材料與傳統(tǒng)軟磁合金材料磁性能比較：

材料名稱

2.2圖1 非晶、納米晶軟磁合金材料與傳統(tǒng)軟磁材料B-H曲線比較：

圖1 圖2

2.3圖2非晶、納米晶軟磁合金材料與傳統(tǒng)軟磁材料使用頻率范圍比較：
2.4 磁芯損耗曲線：

3、非晶軟磁合金材料的優(yōu)點(diǎn)

3.1優(yōu)良的磁性
　　
與傳統(tǒng)的金屬磁性材料相比，由于非晶合金原子排列無(wú)序，沒(méi)有晶體的各向異性，而且電阻率高，因此具有高的導(dǎo)磁率、低的損耗，是優(yōu)良的軟磁材料，代替硅鋼、坡莫合金和鐵氧體等作為變壓器鐵心、互感器、傳感器等，可以大大提高變壓器效率、縮小體積、減輕重量、降低能耗。非晶合金的磁性能實(shí)際上是迄今為止非晶合金最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　
3.2高強(qiáng)韌性
　　
明顯高于傳統(tǒng)的鋼鐵材料，可以作復(fù)合增強(qiáng)材料，如釣魚(yú)桿等。國(guó)外已經(jīng)把塊狀非晶合金應(yīng)用于高爾夫球擊球拍頭和微型齒輪。非晶合金絲材可能用在結(jié)構(gòu)零件中，起強(qiáng)化作用。另外，非晶合金具有優(yōu)良的耐磨性，再加上它們的磁性，可以制造各種磁頭。

3.3靈活的處理工藝
　　
和其它磁性材料相比，非晶合金具有很寬的化學(xué)成分范圍，而且即使同一種材料，通過(guò)不同的后續(xù)處理能夠很容易地獲得所需要的磁性。所以非晶合金的磁性能是非常靈活的，選擇余地很大，為電力電子元器件的選材提供了方便。

3.4制造工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能、環(huán)保
　　
傳統(tǒng)的薄鋼板，從煉鋼、澆鑄、鋼錠開(kāi)坯、初軋、退火、熱軋、退火、酸洗、精軋、剪切到薄板成品，需要若干工藝環(huán)節(jié)、數(shù)十道工序。由于環(huán)節(jié)多，工藝繁雜，傳統(tǒng)的鋼鐵企業(yè)都是耗能大戶和污染大戶，有“水老虎”和“電老虎”之稱。而非晶合金的制造是在煉鋼之后直接噴帶，只需一步就制造出了薄帶成品，工藝大大簡(jiǎn)化，節(jié)約了大量寶貴的能源，同時(shí)無(wú)污染物排放，對(duì)環(huán)境保護(hù)非常有利。正是由于非晶合金制造過(guò)程節(jié)能，同時(shí)它的磁性能優(yōu)良，降低變壓器使用過(guò)程中的損耗，因此被稱為綠色材料和二十一世紀(jì)的材料。表1是非晶軟磁合金材料與其它常用軟磁材料性能的比較。