土木专业建筑学磁性功能材料二第一课时随堂讲义

（一）发展历史
能够迅速的响应外磁场的变化，低损耗的获得 高磁感应强度
既容易磁化，又容易退磁
功能：能量、信息的转换、传输和存储的作用。
应用广泛，使用最多 电工纯铁，硅钢，坡莫合金： 发电机和电动机的定子和转子 变压器、电感器、继电器和镇流器的铁芯
软磁铁氧体： 变压器、磁头、开关等 非晶，纳米晶
2.1 概述 （一）发展历史 （二）定义，基本要求 （三）分类 2.2 电工纯铁和电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
在高温时固溶的 碳成为过饱和的 间隙原子，造成 晶格畸变，产生 附加的内应力；
以Fe3C的微粒析 出，钉扎畴壁
防止磁时效发生的途径：
高温，氢气中退火 降低金属中C含量； 缓慢退火，Fe3C足够的时间长大； 人工时效
对于其他杂质，改进熔炼工艺，钢液真空处理，尽量 减少杂质
2. 冷加工在材料内部产生缺陷和应力，导致矫顽 力提高，磁导率下降。
（二）电工钢（Fe-Si合金）
Fe-Si合金主要指低C（C≤0.015%，最好是≤0.005%与低 Si（Si+Al≤1%） 和Si含量在0.5%-6.5%范围内的Fe-Si软 磁合金。
（C<0.02%，Si: 1.5%～4.5%的合金）
Fe-Si相图
Si在Fe的溶解度为15%，存在、、（FeSi）、 （Fe5Si3）相。只有是铁磁性的。 BCC结构，<001>方向易磁化方向，<111>难磁化 方向
高磁感取向硅钢 （B）方案 MnSe+Sb 1350～1370 900～950 60-70 850～950 60～70
（在湿H2+N2中） （820～900）×50hr+（1180～1200）
项目
类别
硅含量（wt%） 公称厚度/mm
热轧硅钢板（无取 向）
热轧低硅钢（热轧电机钢） 热轧高硅钢（热轧变压器钢）
Si 0.03 0.02 0.20
Mn 0.10 0.035 0.20
化学成分不大于
S
P
Ni
0.030 0.015 0.20
0.025 0.015 0.20
0.015 0.020 0.20
0.025 0.20 0.15 0.015 0.015 0.20
Cr 0.10 0.10 0.10
0.10
Cu 0.15 0.15 0.20
（二）定义，基本要求
软磁材料是具有低矫顽力、高磁导率的材料。
基本要求： （1）高的饱和磁感应强度 （2）低的矫顽力 （3）高的磁导率（μi，μmax） （4）稳定性要好 （5）损耗低
2.1 概述 （一）发展历史 （二）定义，基本要求 （三）分类 2.2 电工纯铁和电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
第二章 磁性功能材料
第二节 软磁材料
2.1 概述 2.2 电工纯铁和电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
2.1 概述 （一）发展历史 （二）定义，基本要求 （三）分类 2.2 电工纯铁和电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
再结晶退火
用途：直流电机和电磁铁铁芯，继电器铁芯，永久磁 路中的导磁体和磁屏蔽，电话中磁屏蔽，电机中用以 导引直流磁通的磁极等。
直流电机铁 芯
2.1 概述 2.2 电工纯铁和电工钢 （一）电工纯铁 （二）电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
（三）软磁材料的分类：
按材料的成分 电工纯铁 Fe-Si合金 Ni-Fe合金 Fe-Al合金 Fe-Co合金 ……
晶态 非晶态 纳米晶
2.1 概述 2.2 电工纯铁和电工钢 （一）电工纯铁 （二）电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
影响Fe-Si合金磁性能的因素
1. Si的含量 磁性能 机械性能
2. 杂质元素——越低越好
3. 晶粒的取向类型和取向度
普通取向硅钢 偏离角 7°， Bs=1.82-1.85T 高磁感取向硅钢 偏离角3°， Bs=1.92-1.95T
主要工艺
抑制剂 铸坯加热温度/℃
常化温度/℃ 第一次冷轧压下率/%
（一）电工纯铁
指纯度在99.8%以上的铁，且不含有任何故意添加的合金 化元素。
最早，最常用 资源丰富、价格低廉，具有良好的可加工 性。
牌号
DT1 DT2 DT3 DT4
名称
沸腾纯铁 高纯度沸腾纯铁
镇静纯铁 无时效镇静纯铁
表2-3 国产纯铁的化学成分（质量分数）（%）
C 0.04 0.025 0.04
6000 7000 9000 1Βιβλιοθήκη Baidu000
磁感应值（T）不小于
B400
B800
B2000
B4000
1.4 1.5 1.67 1.71
B8000 1.8
影响电工纯铁性能的主要因素
1. 杂质元素 C, N, O, Mn, S, P, Ni, Cr，Cu，Al 等。
磁时效现象：电工纯铁在长期使用过程中磁导率逐步下 降，矫顽力上升（有时可达30%-50%）的现象。
0.20
Al
0.55 0.20~0.5
5
磁性等级
普通 高级 特级 超级
牌号
DT3、DT4、DT5、DT6、DT8 DT3A、DT4A、DT5A、DT6A、DT8A
DT4E DT4C、DT6C
表2-4 国产电工纯铁的磁性（YB200-75）
Hc/ A·m-1 不大于
96 72 48 32
μm 不小于
中间退火温度/℃ 第二次冷轧压下率/%
脱碳退火温度/℃ 高温退火温度/℃
普通取向硅钢
MnS（或MnSe） 1350～1370
不常化或900～950 70
850～950 50～55
1180～1200
（A）方案 AlN+MnS 1280～1400 1100～1150 85～87
800～850 1180～1200