具有低矫顽力的磁性材料,亦称高导磁材料。在电力工业中用于制造电机、变压器等电器设备的铁芯。在电子工业中用于制造各种磁性元件,广泛应用于电视、广播和通信等方面。这类材料具有饱和磁通密度高,磁导率高,磁滞回线呈狭长形、面积小,磁滞损耗小,剩磁及矫顽力小等特性。用于交流场合时要求涡流损耗及磁滞损耗小。常用的有纯铁、低碳钢、硅钢片、坡莫合金、铁氧体等。
(1)纯铁、低碳钢:磁导率高、加工性能好。但涡流损耗大,只宜用于直流铁芯。
(2)硅钢片、硅钢带:电阻率高,涡流损耗小。但质脆、加工性能差。片状叠合或卷成环状使用,片间浸绝缘漆或形成氧化层以减小涡流损耗。
(3)坡莫合金:铁镍合金的统称,具有很高的磁导率。用于精密仪表、记录磁头等或要求体积小的场合。
(4)铁氧体:以Fe2O3为主要成分,掺合Mn-Zn或Ni-Zn等,用粉末冶金法压制成锰锌铁氧体或镍锌铁氧体,其电阻率高,高频损耗小,前者用于1MHz以下,后者用于微波频率。工作频率越高则其磁导率越低。铁氧体属于亚铁磁性材料,磁导率低于铁磁材料。
当磁化发生在Hc不大于1000A/m,这样的材料称为软磁体。典型的软磁材料,可以用最小的外磁场实现最大的磁化强度。
软磁材料主要特点:
软磁材料(soft magnetic material)具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化,也易于退磁,广泛用于电工设备和电子设备中。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等 。
分类应用:
软磁材料可分为金属软磁材料、铁氧体软磁材料和磁介质三大类。
其中金属软磁又分为电磁纯铁、硅钢片、铁镍合金和铁铝合金四类
软磁材料种类、特点和应用范围如下:
种类 主要特点 应用 范 围
电磁纯铁 含碳量在0.04%以下,饱和磁感应强度大,冷加工性好。 一般用于直流磁场
但电阻率小,铁损大,有磁时效现象
硅钢片 与电工纯铁相比,电阻率增大,铁损减小,磁时效基本消除。 电机、变压器、继电器、互感器
但导热系数降低,硬度增大,脆性增大。 开关等产品铁芯
铁镍合金 与其它软磁材料相比,在弱磁场下,磁导率大, 频率在1MHz以下,弱磁场中工作
矫顽力小,但对应力比较敏感。 的器件
铁铝合金 与铁镍合金相比,电阻率大,重量轻,但磁导率小。 弱磁场和强磁场下工作的器件
随含铝量的增加,硬度和脆性加大,塑性变差。
软磁铁氧体 是金属氧化经陶瓷工艺形成的烧结体,电阻率极大, 高频或较高频率范围内,功率不
涡流损耗极小。饱和磁感应强度较小, 太大的磁性元件
温度稳定性较差。
磁介质 由金属软磁材料的粉末经绝缘材料胶合而成,涡流损耗小, 低频或高频范围弱磁场下工作
稳定性好,价高。 的器件
软磁材料将沿着高 Bs、高m、高Tc、低Pc、低Hc 和高频化、小型化、薄型化方向发展,以满足磁性元件的日益薄膜化和小型化,甚至集成化的趋势。
在软磁材料的发展过程中,20 世纪初期为金属软磁的天下,中期为软磁铁氧体的黄金时代;中后期开发成功非晶态软磁合金,继而开发成功纳米晶软磁材料以来,又发现了许多高起始磁导率和低矫顽力的纳米晶软磁材料,近年来又开发了许多高频特性优良的纳米颗粒结构的软磁材料。纳米结构的金属磁性材料的崛起,成为软磁铁氧体有力的竞争者。
软磁铁氧体材料重点要发展高频低功耗、高磁导率材料和片式化的表面贴装元件;在非晶软磁合金和磁记录材料及高频软磁合金方面则重点发展纳米材料。