電感材料(編輯修改稿)
2025-08-30 06:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 列，形成周期性的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，存在著晶粒、晶界、位錯(cuò)、間隙原子、磁晶各向異性等缺陷，對軟磁性能不利。從磁性物理學(xué)上來說，原子不規(guī)則排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)對獲得優(yōu)異軟磁性能是十分理想的。非晶態(tài)金屬與合金是70年代問世的一個(gè)新型材料領(lǐng)域。它的制備技術(shù)完全不同于傳統(tǒng)的方法，而是采用了冷卻速度大約為每秒一百萬度的超急冷凝固技術(shù)，從鋼液到薄帶成品一次成型，比一般冷軋金屬薄帶制造工藝減少了許多中間工序，這種新工藝被人們稱之為對傳統(tǒng)冶金工藝的一項(xiàng)革命。由于超急冷凝固，合金凝固時(shí)原子來不及有序排列結(jié)晶，得到的固態(tài)合金是長程無序結(jié)構(gòu)，沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在，稱之為非晶合金，被稱為是冶金材料學(xué)的一項(xiàng)革命。這種非晶合金具有許多獨(dú)特的性能，如優(yōu)異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高的強(qiáng)度、硬度和韌性，高的電阻率和機(jī)電耦合性能等。由于它的性能優(yōu)異、工藝簡單，從80年代開始成為國內(nèi)外材料科學(xué)界的研究開發(fā)重點(diǎn)。目前美、日、德國已具有完善的生產(chǎn)規(guī)模，并且大量的非晶合金產(chǎn)品逐漸取代硅鋼和坡莫合金及鐵氧體涌向市場。 我國自從70年代開始了非晶態(tài)合金的研究及開發(fā)工作，經(jīng)過“六五”、“七五”、“八五”期間的重大科技攻關(guān)項(xiàng)目的完成，共取得科研成果134項(xiàng)，國家發(fā)明獎(jiǎng)2項(xiàng)，獲專利16項(xiàng)，已有近百個(gè)合金品種。鋼鐵研究總院現(xiàn)具有4條非晶合金帶材生產(chǎn)線、一條非晶合金元器件鐵芯生產(chǎn)線。生產(chǎn)各種定型的鐵基、鐵鎳基、鈷基和納米晶帶材及鐵芯，適用于逆變電源、開關(guān)電源、電源變壓器、漏電保護(hù)器、電感器的鐵芯元件，年產(chǎn)值近2000萬元?！熬盼濉闭诮⑶嵓夎F基非晶生產(chǎn)線，進(jìn)入國際先進(jìn)水平行列。 目前，非晶軟磁合金所達(dá)到的最好單項(xiàng)性能水平為： 初始磁導(dǎo)率 μo = 14 104 鈷基非晶最大磁導(dǎo)率 μm= 220 104 鈷基非晶矯頑力 Hc = Oe 鈷基非晶矩形比 Br/Bs = 鈷基非晶飽和磁化強(qiáng)度 4πMs = 18300Gs 鐵基非晶電阻率 ρ= 270μΩ/cm 常用的非晶合金的種類有：鐵基、鐵鎳基、鈷基非晶合金以及鐵基納米晶合金。其國家牌號及性能特點(diǎn)見表及圖所示，為便于對比，也列出晶態(tài)合金硅鋼片、坡莫合金1J79 及鐵氧體的相應(yīng)性能。這幾類材料各有不同的特點(diǎn)，在不同的方面得到應(yīng)用。 牌號基本成分和特征： 1K101 FeSiB 系快淬軟磁鐵基合金 1K102 FeSiBC 系快淬軟磁鐵基合金 1K103 FeSiBNi 系快淬軟磁鐵基合金 1K104 FeSiBNi Mo 系快淬軟磁鐵基合金 1K105 FeSiBCr(及其他元素)系快淬軟磁鐵基合金 1K106 高頻低損耗FeSiB 系快淬軟磁鐵基合金 1K107 高頻低損耗FeNbCuSiB 系快淬軟磁鐵基納米晶合金 1K201 高脈沖磁導(dǎo)率快淬軟磁鈷基合金 1K202 高剩磁比快淬軟磁鈷基合金 1K203 高磁感低損耗快淬軟磁鈷基合金 1K204 高頻低損耗快淬軟磁鈷基合金 1K205 高起始磁導(dǎo)率快淬軟磁鈷基合金 1K206 淬態(tài)高磁導(dǎo)率軟磁鈷基合金 1K501 FeNiPB 系快淬軟磁鐵鎳基合金 1K502 FeNiVSiB 系快淬軟磁鐵鎳基合金 400Hz: 硅鋼鐵芯 非晶鐵芯 功率(W) 45 45 鐵芯損耗(W) 激磁功率(VA) 總重量(g) 295 276 （1）鐵基非晶合金(Febased amorphous alloys) 鐵基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B類金屬元素所構(gòu)成,它具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（），鐵基非晶合金與硅鋼的損耗比較磁導(dǎo)率、激磁電流和鐵損等各方面都優(yōu)于硅鋼片的特點(diǎn)，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節(jié)能60－70％。，廣泛應(yīng)用于配電變壓器、大功率開關(guān)電源、脈沖變壓器、磁放大器、中頻變壓器及逆變器鐵芯, 適合于10kHz 以下頻率使用。2）鐵鎳基、鈷基非晶合金(FeNi basedamorphous alloy) 鐵鎳基非晶合金是由40%Ni、40%Fe及20%類金屬元素所構(gòu)成，它具有中等飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度〔〕、較高的初始磁導(dǎo)率和很高的最大磁導(dǎo)率以及高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的韌性。在中、低頻率下具有低的鐵損。空氣中熱處理不發(fā)生氧化，經(jīng)磁場退火后可得到很好的矩形回線。價(jià)格比1J79便宜30－50％。鐵鎳基非晶合金的應(yīng)用范圍與中鎳坡莫合金相對應(yīng), 但鐵損和高的機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)比晶態(tài)合金優(yōu)越；代替1J79，廣泛用于漏電開關(guān)、精密電流互感器鐵芯、磁屏蔽等。鐵鎳基非晶合金是國內(nèi)開發(fā)最早，也是目前國內(nèi)非晶合金中應(yīng)用量最大的非晶品種，（ 1K503） 獲得國家發(fā)明專利和美國專利權(quán)。(4) 鐵基納米晶合金（Nanocrystalline alloy） 鐵基納米晶合金是由鐵元素為主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所構(gòu)成的合金經(jīng)快速凝固工藝所形成的一種非晶態(tài)材料，這種非晶態(tài)材料經(jīng)熱處理后可獲得直徑為10－20 nm的微晶,彌散分布在非晶態(tài)的基體上，被稱為微晶、納米晶材料或納米晶材料。納米晶材料具有優(yōu)異的綜合磁性能：高飽和磁感()、高初始磁導(dǎo)率(8104)、低Hc(), 高磁感下的高頻損耗低（／20kHz＝30W/kg），電阻率為80μΩ/cm，比坡莫合金(5060μΩ/cm)高, 經(jīng)縱向或橫向磁場處理，可得到高Br()或低Br 值(1000Gs)。是目前市場上綜合性能最好的材料；適用頻率范圍：50Hz10
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