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磁合金分类1.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.2.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.3.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1.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,铁钴钨合金,铝镍钴合金,

2、稀土永磁和钕铁硼等.2.按制造工艺,可分为变形永磁,铸造永磁,烧结永磁,粘结永磁.3.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 various mixes and per

3、meabilities 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 1930s1940-50s1970-80sFe-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，占有特殊重要的地位。Fe-Ni软磁合金的优点在弱磁场下具有高

4、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1J46,1J50,1J54FeNiMo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

5、使用的各种变压器、继电器、电磁阀等铁芯1J76,1J77,1J79,1J80,1J85,1J86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1J34,1J51,1J52,1J65,1J67,1J83,1J403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

6、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1J36,1J116,1J117,16X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

7、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1J87,1J88,1J89,1J901J91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1J75,1J77C1J85C,1J87C1J92,1J95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 AlloysVACVDMIMPHYMAGNE

8、TICS1J36Permenorm 3601Magnifer 36Supra36UK1J50Permenorm 5000Magnifer 50Supra5048 Alloy1J55*PermaxMagnifer 53Satimphy1J79MumetalMagnifer 7904 MP130, MP160, MP200,MP 240Permimphy, Supermimpy L, LLSPermalloy 801J85Vacoperm 100Superalloy1J77A*Ultraperm 10, 200, 250常用软磁材料的性能MaterialInitial Relative Perme

9、abilityCoercive Force Hc (A/m)Residual Field Br(Wb/m2)Saturation Field Bs(Wb/m2)Density (g/cm3)铁150-25080.772.157.85纯铁10K40.22.157.85硅钢900-170035-600.625-0.931.5-2.07.65Fe-50Co10000.5-21.82.358.151J50400-170016-321.3-1.81.35-1.858.251J7910K-40K3-120.4-0.550.7-0.88.741J85, 1J7750K-120K0.2-40.4-0.550.

10、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

11、）、 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

12、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、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

13、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1k202 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，1934-1

14、938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：2J83