1J75鎳鐵合金 坡莫合金 軟磁合金 高導磁合金

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坡莫合金指鐵鎳合金,其含鎳量的范圍很廣,在35%-90%之間。坡莫合金的最大特點是具有很高的弱磁場導磁率。它們的飽和磁感應強度一般在0.6--1.0T之間。

坡莫合金按成分可分為35%~40%Ni-Fe合金、45%~50%Ni-Fe合金、50%~65%Ni-Fe合金和70%~81%Ni-Fe合金4大類。每一類都可做成具有圓形磁滯回線、矩形磁滯回線或扁平磁滯回線材料。

坡莫合金基本特點:在弱磁場下具有極高磁導率的鐵鎳系軟磁合金。

  為提高電阻率、改善工藝性能,在Fe-Ni二元合金中常加入Mo、Cr、Cu等元素。  坡莫合金

除Fe-Ni系合金外,屬于坡莫合金的還有鐵硅鋁合金和非晶態鈷基合金。

  坡莫合金的軟磁性能優異,起始磁導率μi為37.5~125mH/m,最大磁導率μm可達125~375mH/m,矯頑力Hc為0.8A/m,電阻率ρ為60~85μΩ·cm。

  合金采用真空感應爐熔煉,經熱冷塑性變形制成冷軋帶材、冷拉線材或熱軋(鍛)板材和棒材。

  用于制作音頻變壓器、互感器、磁放大器、磁調制器、扼流器、音頻磁頭等。

   坡莫合金簡介:最簡單的坡莫合金是鐵鎳兩種元素組成的合金,通過適當的軋制和熱處理,坡莫合金它們能夠具備高導磁率,同時也可以合理搭配鐵和鎳的含量,獲得比較高的  坡莫合金飽和磁感應強度。但是,這種坡莫合金的電阻率低,力學性能不好,所以實際應用并不很多。

  目前大量應用的坡莫合金是在鐵鎳的基礎上添加一些其它元素,例如鉬、銅等。添加這些元素的目的是增加材料的電阻率,以減小做成鐵芯后的渦流損失。同時,添加元素也可以提高材料的硬度,這尤其有利于作為磁頭等有磨損的應用。

(1)35%~40%Ni-Fe合金。

在含鎳35%~40%范圍內,磁晶各向異性K1隨鎳含量增加而減小,并且方形比Br/Bs也變小,顯示出圓形磁滯回線。這種圓形回線與高阻率(鎳含量為 40%時,ρ=60μΩ.cm;而在48%時,ρ=45μΩ.cm)和細晶粒各向同性微結構相結合,導致較低的鐵心損耗。例如厚度0.05mm的 40%Ni-Fe合金帶,在0.1T和20kHz下的損耗為9瓦.千克-1;而48%Ni-Fe合金帶的相應損耗為14瓦.千克-1.該類合金適用于方波變壓器、直流變換器等。

(2)45%~50%Ni-Fe合金。

該成分范圍內的合金具有坡莫合金中最高的飽和磁化強度,且K1>O,易磁化方向為。通過形成立方織構可得到矩形磁滯回線,用于磁放大器、扼流圈和變壓器。也可通過形成二次再結晶的{210}織構,或借助初次再結晶形成細晶粒各向同性顯微組織,得到圓形磁滯回線。這種合金具有高磁導率和低矯頑力,可用于電流變壓器、接地故障斷路器、微電機和繼電器等。

(3)50%~65%Ni-Fe合金。

該成分范圍內合金有最高的居里溫度,飽和磁化強度也較高,且在有序狀態K1≈O,因此磁場熱處理效應特別明顯,能產生很強的感生磁各向異性。低溫(居里點以下約130℃)磁場熱處理時,磁滯回線呈矩形,直流最大磁導率高,但動態特性較差;高溫(居里點以下約60℃)磁場熱處理時,回線的方形比有所下降,直流最大磁導率不高,但動態特性好。含鎳約55%的鎳鐵合金(加2%鉬)經高溫退火,形成{210}織構或細晶粒二次再結晶組織,然后進行高溫縱向磁場熱處理,可顯著提高μi和μm。具有細晶各向同性微結構的含鎳65%的鎳鐵合金經縱向磁場熱處理,可獲得良好動態特性的矩形磁滯回線材料,適用于磁放大器。這種合金經橫向磁場熱處理,可得低Br扁平狀回線,磁導率在一定的磁場強度范圍內變化很小,被稱為恒磁導率合金,適于做電感元件。

(4)70%~81%Ni-Fe合金。

該成分范圍的坡莫合金具有最高的磁導率。雖然二元的鎳鐵合金中K1和不可λ能同時降為零,但在此成分范圍內加入適量的合金化元素如鉬、鉻、銅等,再通過控制熱處理的冷卻速度,便可以使K1和λ同時趨近于零,從而獲得很高的磁導率和很低的矯頑力。一般這種合金的μi可達40~60mH/m。1947年美國波佐思(R.M.Bozorth)等人用較純的原材料,經真空熔煉并最終在純凈的氫氣中于1200~1300℃高溫退火,獲得了μi和μm極高的 Ni79Mo5合金,稱超坡莫合金。其μi可達150mH/m以上,μm可達1130mH/m。20世紀60年代末,日本的增本量等在78%Ni-Fe合金中加入鈮、鉭,以后又加入第四和第五種元素如鉬、鉻、鈦、鋁、錳等,獲得了高硬度高磁導率的坡莫合金,其硬度Hv>200,稱為硬坡莫合金。這類合金適用于做變壓器、扼流圈、磁頭、磁屏蔽等。此外,該類合金通過形成立方織構,其回線還可呈矩形;同時控制該合金的有序度,使K1≥O,則顯示出良好的動態特性,它很適合于做磁調制器等。添加2%的80%~82%Ni-Fe合金粉末制作的壓粉鐵心,具有高的電阻和良好的穩定性,可在300Hz的頻率下使用。

軟磁合金的主要磁特性是:①矯頑力(Hc)和磁滯損耗(Wh)低;②電阻率(ρ)較高,渦流損耗(We)低;③起始磁導率(μ0)和最大磁導率(μm)高;某些合金在低磁場范圍內磁導率(B/H)保持恒定;④飽和磁感(Bs)高;⑤某些合金磁滯回線呈矩形,矩形比即剩磁/最大磁感(Br/Bm)高。這些磁性能同合金的結構狀態和成分密切相關。合金中的碳、硫、氮和氧等雜質對磁性特別有害,因為它們使晶格畸變,難以磁化,碳和氮還會引起磁時效現象。軟磁合金一般要求成品晶粒尺寸大,以便降低Hc和Wh值。一般鐵磁性金屬的磁性隨晶軸方向不同而異,如鐵的方向易于磁化,方向難于磁化。因此控制晶粒取向可以在材料的特定方向獲得更好的磁性能。鐵的電阻率(ρ)低,添加某些合金元素可以提高ρ值,加硅和鋁的效果最為明顯。在鐵中加入任何合金元素(除鈷外),都會使它的飽和磁感Bs降低。

鐵鎳合金一種在弱磁場中具有高磁導率和低矯頑力的低頻軟磁材料。早期鐵鎳合金用于電話通信,其后采用一種熱處理工藝和真空冶煉的方法使合金特性得到較大的提高。含Ni78%的鐵鎳合金在弱磁場中的磁導率比硅鋼高約10~20倍,普遍用于靈敏繼電器、磁屏蔽、電話和無線電變壓器、精密的交流和直流儀表、電流互感器(見互感器)中。在鐵鎳合金中加入鉬、錳、鈷、銅、鉻等元素,可得具有更大初始磁導率μi和最大磁導率μm的三元、四元鐵鎳合金。 鐵鎳合金具有窄而陡的磁滯回線,在弱磁場中具有很大磁導率和很小的矯頑力,但它的電阻率不大,只適合在1 兆赫以下的頻率范圍工作,否則渦流損耗太大。鐵鎳合金的加工性能好,可制成各種形狀復雜、尺寸要求精確的元件。但它的磁性能對機械應力比較敏感,工藝因素對磁性能的影響較大,如沖壓會使μb下降,因而產品性能一致性不易滿足。鐵鎳合金的成本高。常用的鐵鎳合金的特性和用途

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