软磁材料
什么是软磁材料
什么是软磁材料软磁材料是一类具有良好磁性能和磁导率的材料，广泛应用于电力电子、通信、医疗设备等领域。
软磁材料具有低磁滞、低铁损、高饱和磁感应强度和高导磁率等特点，能够有效地转换和传输电能和磁能，是电磁器件中不可或缺的重要材料。
软磁材料主要分为铁素体材料和非晶合金材料两大类。
铁素体材料包括硅钢、镍铁合金等，具有良好的导磁性能和机械性能，广泛应用于变压器、电感器、电机等领域。
非晶合金材料是一种由非晶态微晶相组成的非晶态材料，具有极高的导磁率和低磁滞，适用于高频变压器、传感器等领域。
软磁材料的磁性能取决于其晶粒结构、化学成分和热处理工艺等因素。
通过合理设计材料配方和优化工艺参数，可以获得具有良好磁性能的软磁材料。
目前，随着材料科学和工艺技术的不断发展，新型软磁材料如非晶合金、纳米晶合金等材料不断涌现，为提高电磁器件的性能和降低能耗提供了新的可能。
软磁材料在电力电子领域具有重要应用，如变压器、电感器、电机等设备中都需要大量的软磁材料。
在变压器中，软磁材料能够有效地传输和转换电能，提高能效和稳定性；在电机中，软磁材料能够产生良好的磁场，提高电机的输出功率和效率；在电感器中，软磁材料能够减小磁滞损耗，提高传感器的灵敏度和稳定性。
除了电力电子领域，软磁材料还在通信、医疗设备等领域有重要应用。
在通信设备中，软磁材料用于制造高频变压器、滤波器等元器件，提高设备的传输速率和稳定性；在医疗设备中，软磁材料用于制造医疗磁共振设备、医疗电子器件等，提高设备的成像质量和稳定性。
总之，软磁材料是一类具有重要应用前景的材料，在电力电子、通信、医疗设备等领域发挥着重要作用。
随着材料科学和工艺技术的不断发展，相信软磁材料将会在更多领域展现其重要价值，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
软磁材料
五、稳定性
• 高科技特别是高可靠工程技术的发展，要求软磁 材料不但要高µ ,低损耗等，更重要的是高稳定性。 i • 软磁材料的高稳定性是指磁导率的温度稳定性要高， 减落要小，随时间的老化要尽可能地小，以保证其 长寿命工作于太空、海底、地下和其他恶劣环境。 • 影响软磁材料稳定工作的因素有低温、潮湿、电磁 场、机械负荷、电离辐射等，在这些因素的影响下， 软磁材料的基本特性参数发生变化，从而导致性能 的变化。
4.3.1
电工纯铁
• 纯度：电工纯铁是指纯度在99.8％以上。冶炼时，
首先用氧化渣除之碳、硅、锰等元素，再用还原 渣除去磷和硫，出钢时在钢包中添加脱氧剂获得。 • 软磁性能：经过退火热处理，起始磁导率µi 为 300—500，最大磁导率µ 为(6~12)×103, Hc为 max 39.8～95.5 A/m。(0.5~1.2Oe) 1 A/m =4p/ 103 Oe
4.2 提高起始磁导率的途径
• 必要条件：提高Ms并降低K1、λs ：的值. • 充分条件：降低杂质浓度，提高密度， 增大晶粒尺寸，结构均匀化，消除内应 力和气孔的影响。这都与配方的选择和 工艺条件密切相关。
提高起始磁导率µ的途径 i
一、提高Ms降低磁晶各向异性常数K1和磁致伸缩系数λs • 材料的起始磁导率µ 与Ms的平方成正比。 i • 最有效方法是从配方和工艺上使K1→0，λs →0. 例如：CoFe2O4、Fe3O4Ms虽高，但K1和λs太大。
4.1 衡量软磁材料的重要指度Ms 四、磁损耗
五、稳定性
一、起始磁导率
在实际磁化过程中，起始磁导率应是畴转 磁化和畴壁位移磁化这两个过程的迭加:
决定磁导率的主要因素
• 主要因素: (Ms, K1, λs, 等基本磁特性参数) 起始磁导率µ i都有一个共同的特点: 即与材料 的饱和磁化强度Ms的平方成正比; 与材料的 K1和λs成反比; 与材料中的内应力σ，和杂质 浓度β成反比。 • 次要因素: (σ， β) σ和β的大小及其对磁导率的影响会随加工条 件和实际情况而变化。
常见软磁材料
常见软磁材料一). 粉芯类1.磁粉芯磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。
由于铁磁性颗粒很小 (高频下使用的为0.5~5 微米)，又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。
主要用于高频电感。
磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。
常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。
磁芯的有效磁导率me及电感的计算公式为：me = DL/4N2S '109其中：D 为磁芯平均直径( cm)，L 为电感量(享) ，N 为绕线匝数，S 为磁芯有效截面积 (cm2)。
(1). 铁粉芯常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。
在粉芯中价格最低。
饱和磁感应强度值在1.4T 左右；磁导率范围从22~100; 初始磁导率mi 随频率的变化稳定性好；直流电流叠加性能好；但高频下损耗高。
(2). 坡莫合金粉芯坡莫合金粉芯主要有钼坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯(High Flux)。
MPP是由81%Ni, 2%Mo,及Fe粉构成。
主要特点是：饱和磁感应强度值在7500GS左右；磁导率范围大，从14~550; 在粉末磁芯中具有最低的损耗；温度稳定性极佳，广泛用于太空设备、露天设备等；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生。
主要应用于300KHz 以下的高品质因素Q 滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高的LC电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等，在AC电路中常用，粉芯中价格最贵。
高磁通粉芯HF 是由50%Ni, 50%Fe 粉构成。
主要特点是：饱和磁感应强度值在15000GS 左右；磁导率范围从14~160; 在粉末磁芯中具有最高的磁感应强度，最高的直流偏压能力；磁芯体积小。
软磁材料分类
软磁材料分类以软磁材料分类为标题，写一篇文章:软磁材料是指在外加磁场下具有高磁导率和低磁滞损耗的材料，主要应用于电子设备、通信设备、电力设备等领域。
根据其物理性质和化学组成的不同，软磁材料可以分为多种类型。
本文将以此为主题，介绍几种常见的软磁材料分类。
一、铁氧体材料铁氧体材料是一类非常重要的软磁材料，其主要成分为氧化铁和一些稀土元素。
铁氧体材料具有高磁导率、低磁滞损耗和较高的饱和磁感应强度，适用于高频应用。
常见的铁氧体材料有镍锌铁氧体（NiZn）、锌铁氧体（ZnFe）、锰锌铁氧体（MnZn）等。
二、铁基合金材料铁基合金材料是指以铁为主要成分，同时添加一定的合金元素来调节其磁性能的软磁材料。
常见的铁基合金材料有铁铝合金、铁硅铝合金、铁镍合金等。
铁基合金材料具有高磁导率、低磁滞损耗和良好的饱和磁感应强度，适用于高频应用和高温环境下的使用。
三、非晶态合金材料非晶态合金材料是一类由金属元素组成的非晶态结构的软磁材料。
它们具有高磁导率、低磁滞损耗和较高的饱和磁感应强度，适用于高频应用和大功率变压器。
非晶态合金材料具有优异的软磁性能，是目前软磁材料研究的热点之一。
四、纳米晶材料纳米晶材料是指在纳米尺度下制备的具有高磁导率和低磁滞损耗的软磁材料。
纳米晶材料具有优异的磁性能和高温稳定性，适用于高频应用和大功率电子设备。
纳米晶材料的制备技术和表征方法是当前研究的热点之一。
五、复合材料复合材料是指由两种或两种以上的材料组成的软磁材料。
常见的复合材料包括软磁粉末和有机粘结剂的复合材料、软磁粉末和金属基底的复合材料等。
复合材料具有高磁导率、低磁滞损耗和较高的饱和磁感应强度，适用于高频应用和大功率电子设备。
总结一下，软磁材料根据其物理性质和化学组成的不同可以分为多种类型，包括铁氧体材料、铁基合金材料、非晶态合金材料、纳米晶材料和复合材料等。
这些材料都具有高磁导率、低磁滞损耗和良好的饱和磁感应强度，适用于不同领域的应用。
随着科技的不断发展，软磁材料的分类和应用也将不断拓展，为电子设备和通信设备等领域的发展提供更多的选择和可能性。
软磁材料
需求量最大及对性能改进要求最为迫切的材料是高频低功率损耗铁氧体材料和高磁导率铁氧体材料。高频低 功率损耗铁氧体材料主要用于各种高频小型化的开关电源及显示器、变压器等。高磁导率铁氧体材料则主要用于 宽带变压器、脉冲变压器用抗电磁波干扰器件等。
新软磁体
软磁铁氧体
软磁铁氧体的特点是：饱和磁通密度低，磁导率低，居里温度低，中高频损耗低，成本低。前三个低是它的 缺点，限制了它的使用范围，现在(21世纪初)正在努力改进。后两个低是它的优点，有利于进入高频市场，现在 (21世纪初)正在努力扩展。
以100kHz，0.2T和100℃下的损耗为例，TDK公司的PC40为410mW/cm3，PC44为300mW/cm3，PC47为 250mW/cm3。TOKIN公司的BH1为250mW/cm3，损耗不断在下降。国内金宁生产的JP4E也达到300mW/cm3。
磁导率是软磁铁氧体的弱项。现在(21世纪初)国内生产的产品一般为左右。国外TDK公司的H5C5，Philips 公司的3E9，分别达到和。
采用SHS法合成MnZn铁氧体材料的研究，值得注意。用这种方法的试验结果表明，可以大大降低铁氧体的制 造能耗和成本。国内已有试验成功的报导。
研究进展
近年来，出现了采用电驱动装置和电子控制装置实现产品的驱动、自动控制和多功能化的趋势，关键的核心 材料之一就是软磁材料。软磁材料在各种器件中起到能量耦合传递及转换的作用。在能源日趋紧缺和环境问题日 趋严重的今天，降低软磁材料的损耗提高磁芯效率，在节约能源及控制环境污染等方面具有重大意义。
《软磁材料》课件
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物理气相沉积法的优点是制备的软磁材料具有高 纯度、高致密性和高附着力。
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物理气相沉积法的缺点是工艺复杂、成本高，且 制备的软磁材料厚度和成分受反应条件影响较大 。
04 软磁材料的性能优化
合金元素对软磁性能的影响
钴元素
提高材料的硬度和 耐腐蚀性，有助于 提高磁滞损失。
硅元素
有助于提高材料的 磁导率和降低矫顽 力。
全球软磁材料市场主要由几家大型企业主导， 如TDK、FERROXCUBE、 VACUUMSCHMELZE等。
这些企业通过技术创新和规模效应，占据了较 大的市场份额。
中国企业在全球软磁材料市场中的地位逐渐提 升，但与国际领先企业相比仍有一定的差距。
未来发展趋势与技术前沿
01
未来几年，随着新能源汽车、 风电、智能电网等领域的快速 发展，对高性能软磁材料的需 求将不断增加。
软磁材料的分类
1 2 3
金属软磁材料
如纯铁、低碳钢、硅钢等，具有较高的磁导率和 较低的矫顽力，广泛应用于电力工业和电子工业 。
铁氧体软磁材料
一种非金属磁性材料，由铁、锰、锌等元素氧化 物组成，具有较高的磁导率和较低的损耗，常用 于高频变压器和电感器。
软磁复合材料
由两种或多种材料组成，如铁芯和绕组组成的变 压器和电机，具有优异的磁性能和机械性能，广 泛应用于电力和电子设备。
《软磁材料》课件
目 录
• 软磁材料概述 • 软磁材料的物理性质 • 软磁材料的制备工艺 • 软磁材料的性能优化 • 软磁材料的市场与发展趋势
01 软磁材料概述
定义与特性
软磁材料定义
软磁材料是一种具有低矫顽力和高磁 导率的磁性材料，易于磁化，也易于 退磁。
什么是软磁材料
什么是软磁材料软磁材料是一类具有优良磁性能的材料，通常用于制造电感器、变压器、电动机、传感器等电子器件。
软磁材料具有高磁导率、低磁滞、低铁损等特点，能够有效地转换电能和磁能，因此在现代电子工业中具有重要的应用价值。
软磁材料主要分为铁素体材料和非晶态材料两大类。
铁素体材料包括普通硅钢、高硅钢、镍铁合金等，而非晶态材料则包括非晶合金和非晶软磁体。
这些材料在不同的磁场、频率和温度下具有不同的磁性能，可以满足各种电子器件对软磁材料的要求。
软磁材料的磁性能主要包括饱和磁感应强度、矫顽力、磁导率和铁损等指标。
饱和磁感应强度是材料在饱和磁场下的最大磁感应强度，矫顽力是材料在去磁场下完全去磁所需的磁场强度，磁导率是材料对磁场的导磁能力，铁损则是材料在交变磁场下因磁滞和涡流损耗而产生的能量损失。
这些指标直接影响着软磁材料在电子器件中的性能表现。
在实际应用中，软磁材料的选择需要根据具体的工作条件和要求来进行。
例如，对于高频变压器和电感器，需要选择具有高磁导率和低铁损的软磁材料；而对于大功率电机和变压器，则需要选择具有高饱和磁感应强度和低矫顽力的软磁材料。
因此，针对不同的应用场景，需要综合考虑软磁材料的各项磁性能指标，以找到最适合的材料。
随着电子工业的不断发展，对软磁材料的要求也在不断提高。
未来，软磁材料将面临更高的磁导率、更低的铁损、更宽的工作温度范围等挑战。
因此，需要不断开展新材料的研发和改进，以满足电子器件对软磁材料的更高要求。
总的来说，软磁材料是电子器件中不可或缺的重要材料，具有独特的磁性能和广泛的应用前景。
通过对软磁材料的研究和应用，可以不断提高电子器件的性能和效率，推动电子工业的发展。
希望未来能够有更多的新材料问世，为电子工业注入新的活力。
软磁永磁
软磁材料软磁材料是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. 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。
软磁材料种类繁多，通常按成分分为：①纯铁和低碳钢。
含碳量低于0.04％，包括电磁纯铁、电解铁和羰基铁。
其特点是饱和磁化强度高，价格低廉，加工性能好；但其电阻率低、在交变磁场下涡流损耗大，只适于静态下使用，如制造电磁铁芯、极靴、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩等。
②铁硅系合金。
含硅量0.5％～ 4.8％，一般制成薄板使用，俗称硅钢片。
在纯铁中加入硅后，可消除磁性材料的磁性随使用时间而变化的现象。
随着硅含量增加，热导率降低，脆性增加，饱和磁化强度下降，但其电阻率和磁导率高，矫顽力和涡流损耗减小，从而可应用到交流领域，制造电机、变压器、继电器、互感器等的铁芯。
③铁铝系合金。
含铝6％～16％，具有较好的软磁性能，磁导率和电阻率高，硬度高、耐磨性好，但性脆，主要用于制造小型变压器、磁放大器、继电器等的铁芯和磁头、超声换能器等。
④铁硅铝系合金。
在二元铁铝合金中加入硅获得。
其硬度、饱和磁感应强度、磁导率和电阻率都较高。
缺点是磁性能对成分起伏敏感，脆性大，加工性能差。
主要用于音频和视频磁头。
⑤镍铁系合金。
镍含量30％～90％，又称坡莫合金，通过合金化元素配比和适当工艺，可控制磁性能，获得高导磁、恒导磁、矩磁等软磁材料。
其塑性高，对应力较敏感，可用作脉冲变压器材料、电感铁芯和功能磁性材料。
⑥铁钴系合金。
钴含量27％～50％。
具有较高的饱和磁化强度，电阻率低。
适于制造极靴、电机转子和定子、小型变压器铁芯等。
⑦软磁铁氧体。
非金属亚铁磁性软磁材料。
电阻率高（10-2～1010Ω·m ），饱和磁化强度比金属低，价格低廉，广泛用作电感元件和变压器元件（见铁氧体）。
⑧非晶态软磁合金。
一种无长程有序、无晶粒合金，又称金属玻璃，或称非晶金属。
其磁导率和电阻率高，矫顽力小，对应力不敏感，不存在由晶体结构引起的磁晶各向异性，具有耐蚀和高强度等特点。
软磁材料文档
软磁材料软磁材料是一类具有良好磁导性能的材料，主要用于制造电子设备中的电感器、变压器、电动机以及其他磁性器件。
相比于硬磁材料（如铁氧体）、钕铁硼等材料，软磁材料具有低矫顽力、高导磁率和低磁滞损耗等特点，适用于高频应用领域。
1. 软磁材料的分类软磁材料可以分为金属软磁材料和非金属软磁材料两大类。
1.1 金属软磁材料金属软磁材料是指由铁、镍或钴等金属元素组成的合金材料，具有良好的软磁性能。
常见的金属软磁材料有镍铁合金（如Permalloy）、镍钴合金（如Mu金属）、铁氧体等。
•镍铁合金具有高导磁率和低磁滞损耗的特点，适用于制造高频电感器、变压器等设备。
•镍钴合金在高频和高温环境下具有良好的软磁性能，被广泛应用于电信、电力等行业。
•铁氧体是一种具有良好磁导性的非晶磁体材料，具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗，并且价格相对较低，是制造磁性器件的重要材料之一。
1.2 非金属软磁材料非金属软磁材料主要是指由氧化物、硼化物、硅化物等非金属元素组成的材料，具有良好的软磁性能。
常见的非金属软磁材料有铁氮化物（如Fe-N）和铁硼硅等。
•铁氮化物是一类新型的软磁材料，具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗，适用于高频和高温环境下的应用。
•铁硼硅材料是一种具有高导磁率和低磁滞损耗的非金属软磁材料，广泛应用于电动机、传感器等领域。
2. 软磁材料的性能指标软磁材料的性能主要通过以下几个指标来衡量：2.1 导磁率导磁率是衡量材料磁导能力的指标，通常用符号μ表示。
导磁率越高，材料在外磁场作用下的磁化能力越强。
2.2 矫顽力矫顽力是衡量材料磁饱和程度的指标，通常用符号Bs表示。
矫顽力越低，材料在外磁场作用下容易磁化，具有更强的软磁性能。
2.3 磁滞损耗磁滞损耗是材料在磁化过程中产生的能量损耗，通常用符号Pv表示。
磁滞损耗越低，材料在外磁场作用下的能量损耗越小，具有更好的磁导性能。
3. 软磁材料的应用软磁材料广泛应用于电子设备中的各种磁性器件，例如：•电感器：软磁材料可以用于制造高频电感器，用于滤波、隔离和储能等功能。
软磁材料——精选推荐
软磁材料软磁材料基本知识⼀、软磁材料的发展及种类1.软磁材料的发展软磁材料在⼯业中的应⽤始于⼗九世纪末。
随着电⼒⼯及电讯技术的兴起，开始使⽤低碳钢制造电机和变压器，在电话线路中的电感线圈的磁芯中使⽤了细⼩的铁粉、氧化铁、细铁丝等。
到⼆⼗世纪初，研制出了硅钢⽚代替低碳钢，提⾼了变压器的效率，降低了损耗。
直⾄现在硅钢⽚在电⼒⼯业⽤软磁材料中仍居⾸位。
到⼆⼗年代，⽆线电技术的兴起，促进了⾼导磁材料的发展，出现了坡莫合⾦及坡莫合⾦磁粉芯等。
从四⼗年代到六⼗年代，是科学技术飞速发展的时期，雷达、电视⼴播、集成电路的发明等，对软磁材料的要求也更⾼，⽣产出了软磁合⾦薄带及软磁铁氧体材料。
进⼊七⼗年代，随着电讯、⾃动控制、计算机等⾏业的发展，研制出了磁头⽤软磁合⾦，除了传统的晶态软磁合⾦外，⼜兴起了另⼀类材料—⾮晶态软磁合⾦。
2.常⽤软磁磁芯的种类铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。
按(主要成分, 磁性特点, 结构特点) 制品形态分类:1). 合⾦类：硅钢⽚、坡莫合⾦、⾮晶及纳⽶晶合⾦2). 粉芯类：磁粉芯，包括：铁粉芯、铁硅铝粉芯、⾼磁通量粉芯（High Flux）、坡莫合⾦粉芯（MPP）3). 铁氧体类：算是特殊的粉芯类，包括：锰锌系、镍锌系常⽤软磁材料的分类及其特性(Soft Magnetic Materials)⼆、软磁材料的分类介绍(⼀). 合⾦类1.硅钢硅钢是⼀种合⾦，在纯铁中加⼊少量的硅（⼀般在 4.5%以下）形成的铁硅系合⾦称为硅钢，该类铁芯具有最⾼的饱和磁感应强度值为20000 ⾼斯；由于它们具有较好的磁电性能，⼜易于⼤批⽣产，价格便宜，机械应⼒影响⼩等优点，在电⼒电⼦⾏业中获得极为⼴泛的应⽤，如电⼒变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。
是软磁材料中产量和使⽤量最⼤的材料。
也是电源变压器⽤磁性材料中⽤量最⼤的材料。
特别是在低频、⼤功率下最为适⽤。
常⽤的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧⽆取向电⼯钢带DW、冷轧取向电⼯钢带DQ，适⽤于各类电⼦系统、家⽤电器中的中、⼩功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯，这类合⾦韧性好，可以冲⽚、切割等加⼯，铁芯有叠⽚式及卷绕式。
软磁材料有哪些
软磁材料有哪些
软磁材料是一类具有高磁导率和低矫顽力的材料，能够在高频磁场下表现出较低的完整电导率和磁导率，并且在磁场消失后能快速恢复为初始状态的材料。
软磁材料广泛应用于变压器、感应器、电抗器、电感器以及电子设备等领域。
下面介绍一些常见的软磁材料。
1. 硅钢片：硅钢片是一种由硅铁合金制成的软磁材料，具有低矫顽力和高磁导率的特点。
硅钢片可以分为冷轧硅钢片和热轧硅钢片两种类型。
冷轧硅钢片广泛用于电力装置和电子设备中，而热轧硅钢片主要用于普通磁性材料和电机核心。
2. 锰锌铁氧体：锰锌铁氧体是一种由锰锌铁氧体粉末制成的软磁材料，具有高磁导率和低损耗的特点。
锰锌铁氧体广泛应用于高频变压器、感应器和滤波器等电子设备中。
3. 镍铁合金：镍铁合金是一种由镍和铁组成的软磁材料，具有低矫顽力和高磁导率的特点。
镍铁合金广泛用于航空航天、电子设备和通信设备等领域。
4. 铁氧体：铁氧体是一种由氧化铁制成的软磁材料，具有高磁导率和低矫顽力的特点。
铁氧体广泛应用于电感器、传感器和电子设备中。
5. 铁矽铝软磁材料：铁矽铝是一种由铁、硅和铝组成的软磁材料，具有较高的磁导率和低的矫顽力。
铁矽铝软磁材料常用于高频电感器和变压器中。
6. 铁镍合金：铁镍合金是一种由铁和镍组成的软磁材料，具有高磁导率和低矫顽力的特点。
铁镍合金广泛应用于电压互感器和电子设备等领域。
除了以上介绍的几种常见的软磁材料，还有一些其他软磁材料，如铁锂合金、铁镉合金等，它们具有不同的磁导率和矫顽力，适用于不同的应用领域。
这些软磁材料的特性使其在各个领域都具有重要的应用价值。
软磁材料介绍
降低杂质、气孔的方法：原材料、烧结温度及热处理条件的选择
*平均晶粒尺寸对i的影响很大，晶粒尺寸增大，晶界对畴壁 位移的阻滞作用减小，i升高。 例：MnZn铁氧体尺寸5m以下时，i～500；尺寸在5m以 上时，i～3000
*晶粒尺寸长大的方法：适当提高烧结温度，但温度过高，便
（3）高频、大磁场用的材料； （4）高饱和Bs低功耗材料（功率铁氧体）； （5）甚高频六角铁氧体； （6）其他铁氧体：如温感、湿感、电波吸收、电极等材料。
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2.5 纳米晶软磁材料 2.5.1 非晶态软磁材料(具有优良的综合磁性能) 一、非晶态软磁材料的结构和性能
*特征： （1）短程有序，长程无序； （2）不存在位错和晶界，具有高磁导率和低矫顽力； （3）电阻率比同种晶态材料高，适用高频(涡流损耗小)； （4）体系自由能高，结构不稳定，加热时有结晶化倾向； （5）机械强度较高且硬度较高； （6）抗化学腐蚀能力强，抗射线及中子等辐射能力强。
*铁氧体软磁材料：配方时选择K1和S很小的基本成分，如
MnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、NiFe2O4 等 。 然 后 再 采 用 正
负K1、S补偿或添加非磁性金属离子冲淡磁性离子间的耦
合作用。
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3、改善材料的显微结构
*材料的显微结构是指结晶状态(晶粒大小、完整性、均匀性、 织构等)、晶界状态、杂质和气孔的大小与分布等。
电机等至今仍是Fe-Si合金材料。缺点：涡流损耗限制了其在高 频段的应用。 （2）20世纪40年代开始，软磁铁氧体由实验室走向工业生产。
50年代至90年代，铁氧体在软磁行业中独占鳌头。
2
（3）1970年，Fe-Ni-B非晶态合金研制成功， 1988年，Fe-Ni-B-Nb-Cu纳米微晶软磁材料问世， 90年代后，非晶与纳米微晶金属软磁材料逐步成为软磁铁 氧体的新的竞争对手。 优点：性能上远优于铁氧体；缺点：性价比上尚处于劣势。
软磁材料介绍
第1页，共36页。
*主要的软磁材料：
〔1〕合金－－如硅钢〔Fe-Si〕、坡莫合金〔Fe-Ni〕、 仙台斯特合金〔Fe-Si-Al〕；
〔2〕软磁铁氧体－－Mn-Zn系、Ni-Zn系、Mg-Zn系等； 〔3〕非晶态、纳米晶、薄膜等。
*开展史： 〔1〕铁氧体问世之前，金属软磁材料垄断了电力、电子、 通信各领域。优点：其MS远高于铁氧体，因此电力工业 中的变压器、电机等至今仍是Fe-Si合金材料。缺点：涡 流损耗限制了其在高频段的应用。 〔2〕20世纪40年代开场，软磁铁氧体由实验室走向工业 生产。
Ni78.5%Fe-Ni合金经过热处理后，i可达104 *铁氧体软磁材料：配方时选择K1和 S很小的根本成分，如 MnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、NiFe2O4等。然后再采用正 负K1、 S补偿或添加非磁性金属离子冲淡磁性离子间的耦合作 用。
第7页，共36页。
3、改善材料的显微构造
*应用：电动机、发电机、变压器、电磁机构、继电器电子器件及测 量仪表中。
第16页，共36页。
第17页，共36页。
2.3.3 坡莫合金 *1913年被开发出来，镍的质量分数为30％-90％的镍铁合金。
*优点：很高的磁导率，成分范，延展性好，低的损耗。
消除方法：保温后，采用缓慢冷却到100-300℃的退火措施，这样在
650-300℃之间Fe3C有足够的时间析出、长大为对磁性能影响不大 的大颗粒夹杂物。
*应用：电磁铁的铁芯和磁极，继电器的磁路和各种零件， 感应式和电磁式测量仪表的各种零件，扬声器的各种磁路， 中的振动膜、磁屏蔽，电机中用以导引直流磁通的磁极，冶 金原料等。
*含碳量是影响磁性能的主要因素。
除碳方法：高温用H2处理除碳，以消除铁中碳对畴壁移动的阻碍作用。
什么是软磁材料
什么是软磁材料软磁材料是一种具有良好软磁性能的材料，通常用于电磁设备和电子器件中。
软磁材料具有低磁滞、低铁损、高导磁率等特点，能够有效地转换和传导磁能，因此在现代电工电子领域中应用广泛。
本文将从软磁材料的定义、分类、特性及应用等方面对软磁材料进行介绍。
首先，软磁材料是指在一定条件下，能够在外加磁场作用下产生磁感应强度，而在去磁场作用下能够完全消除磁感应强度的材料。
根据其磁滞回线的形状，软磁材料可分为软磁材料和硬磁材料。
软磁材料的磁滞回线呈现出狭窄的形状，而硬磁材料的磁滞回线呈现出宽阔的形状。
软磁材料主要包括铁素体材料、非晶合金材料、软磁纳米晶材料等。
软磁材料具有许多独特的特性。
首先，软磁材料具有低磁滞特性，即在外加磁场作用下，材料的磁化强度随着磁场的变化而变化，而在去磁场作用下，磁化强度能够迅速消失。
其次，软磁材料具有低铁损特性，即在交变磁场作用下，材料的铁损较小，能够有效地减少能量损耗。
另外，软磁材料还具有高导磁率特性，即在外加磁场作用下，材料能够产生较大的磁感应强度，从而有效地传导磁能。
软磁材料在电工电子领域中有着广泛的应用。
首先，软磁材料常用于电力变压器、互感器等电力设备中，能够有效地传导和转换电能。
其次，软磁材料还常用于电子器件中，如变压器、感应线圈、电感器等，能够实现信号的传输和处理。
另外，软磁材料还常用于磁记录材料中，如磁盘、磁带等，能够实现信息的存储和读取。
总之，软磁材料是一种具有良好软磁性能的材料，具有低磁滞、低铁损、高导磁率等特点，能够有效地传导和转换磁能。
在电工电子领域中有着广泛的应用，包括电力设备、电子器件、磁记录材料等。
随着科学技术的不断发展，软磁材料的研究和应用将会更加深入，为电工电子领域的发展带来新的机遇和挑战。
软磁 和硬磁磁导率
软磁和硬磁磁导率
软磁材料和硬磁材料是两类具有不同磁性特性的材料，它们在磁性应用中有着不同的用途。
磁导率（磁性导率）是一个表示材料对磁场响应的物理量，通常用符号μ表示。
软磁材料：
1.定义：软磁材料是一类对外磁场敏感，但在去除外磁场后能迅速回到无磁状态的材料。
它们具有较低的剩磁和较高的导磁率。
2.磁导率：软磁材料的磁导率通常较高，因为它们能够快速响应外磁场，而在外磁场消失后，磁化能力会迅速减弱。
3.应用：软磁材料常用于电感、变压器、电动机等应用，其中需要频繁磁化和去磁化，而且要求材料损耗小。
硬磁材料：
1.定义：硬磁材料是一类在外磁场作用下能够保持较强磁性的材料，其剩磁相对较高。
2.磁导率：硬磁材料的磁导率通常较低，因为它们在受到外磁场激发后，能够维持较高的磁性。
3.应用：硬磁材料常用于永磁体、磁性记录介质（如磁带和硬盘）等需要保持较强磁性的应用。
总的来说，软磁材料和硬磁材料的磁导率在数量级上可以有较大的差异，这反映了它们在磁场中响应的特性。
在实际应用
选择软磁材料还是硬磁材料通常取决于具体的需求，如磁场强度、周期性变化、能耗等因素。
软磁材料论文
软磁材料概述一软磁材料简介1.1软磁材料介绍当磁化发生在Hc不大于1000A/m，这样的材料称为软磁体。
软磁材料的矫顽力很低，在磁场中可以反复磁化，当外电场去掉以后获得的磁性便会全部或大部分消失。
磁性材料又分为软磁材料、硬磁材料等。
软磁材料作为信息功能材料的磁性材料，是其中应用最广泛、种类最多的材料之一。
软磁材料的性能常因应用而异，但通常软磁材料的磁导率要高、矫顽力和损耗要低。
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。
1.2软磁材料的分类①纯铁和低碳钢。
含碳量低于0.04％，包括电磁纯铁、电解铁和羰基铁。
其特点是饱和磁化强度高，价格低廉，加工性能好；但其电阻率低、在交变磁场下涡流损耗大，只适于静态下使用，如制造电磁铁芯、极靴、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩等。
②铁硅系合金。
含硅量 0.5％～ 4.8％，一般制成薄板使用，俗称硅钢片。
在纯铁中加入硅后，可消除磁性材料的磁性随使用时间而变化的现象。
随着硅含量增加，热导率降低，脆性增加，饱和磁化强度下降，但其电阻率和磁导率高，矫顽力和涡流损耗减小，从而可应用到交流领域，制造电机、变压器、继电器、互感器等的铁芯。
③铁铝系合金。
含铝6％～16％，具有较好的软磁性能，磁导率和电阻率高，硬度高、耐磨性好，但性脆，主要用于制造小型变压器、磁放大器、继电器等的铁芯和磁头、超声换能器等。
④铁硅铝系合金。
在二元铁铝合金中加入硅获得。
其硬度、饱和磁感应强度、磁导率和电阻率都较高。
缺点是磁性能对成分起伏敏感，脆性大，加工性能差。
主要用于音频和视频磁头。
⑤镍铁系合金。
镍含量30％～90％，又称坡莫合金，通过合金化元素配比和适当工艺，可控制磁性能，获得高导磁、恒导磁、矩磁等软磁材料。
其塑性高，对应力较敏感，可用作脉冲变压器材料、电感铁芯和功能磁性材料。
⑥铁钴系合金。
钴含量27％～50％。
具有较高的饱和磁化强度，电阻率低。
适于制造极靴、电机转子和定子、小型变压器铁芯等。
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软磁材料基本知识一、软磁材料的发展及种类1.软磁材料的发展软磁材料在工业中的应用始于十九世纪末。
随着电力工及电讯技术的兴起，开始使用低碳钢制造电机和变压器，在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。
到二十世纪初，研制出了硅钢片代替低碳钢，提高了变压器的效率，降低了损耗。
直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。
到二十年代，无线电技术的兴起，促进了高导磁材料的发展，出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。
从四十年代到六十年代，是科学技术飞速发展的时期，雷达、电视广播、集成电路的发明等，对软磁材料的要求也更高，生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。
进入七十年代，随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展，研制出了磁头用软磁合金，除了传统的晶态软磁合金外，又兴起了另一类材料—非晶态软磁合金。
2.常用软磁磁芯的种类铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。
按(主要成分, 磁性特点, 结构特点) 制品形态分类:1). 合金类：硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金2). 粉芯类：磁粉芯，包括：铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯（High Flux）、坡莫合金粉芯（MPP）3). 铁氧体类：算是特殊的粉芯类， 包括：锰锌系、镍锌系常用软磁材料的分类及其特性(Soft Magnetic Materials)二、软磁材料的分类介绍(一). 合金类1.硅钢硅钢是一种合金，在纯铁中加入少量的硅（一般在 4.5%以下）形成的铁硅系合金称为硅钢，该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为20000 高斯；由于它们具有较好的磁电性能，又易于大批生产，价格便宜，机械应力影响小等优点，在电力电子行业中获得极为广泛的应用，如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。
是软磁材料中产量和使用量最大的材料。
也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。
特别是在低频、大功率下最为适用。
常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ，适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯，这类合金韧性好，可以冲片、切割等加工，铁芯有叠片式及卷绕式。
但高频下损耗急剧增加，一般使用频率不超过400Hz。
从应用角度看，对硅钢的选择要考虑两方面的因素：磁性和成本。
对小型电机、电抗器和继电器，可选纯铁或低硅钢片；对于大型电机，可选高硅热轧硅钢片、单取向或无取向冷轧硅钢片；对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。
在工频下使用时，常用带材的厚度为0.2~0.35 毫米；在400Hz 下使用时，常选0.1 毫米厚度为宜。
厚度越薄，价格越高。
2.坡莫合金坡莫合金常指铁镍系合金，镍含量在30~90%范围内。
是应用非常广泛的软磁合金。
通过适 当的工艺，可以有效地控制磁性能，比如超过十万的初始磁导率、超过一百万的最大磁导率、低到千分之二奥斯特的矫顽力、接近1 或接近零的矩形系数，具有面心立方晶体结构的坡莫合金具有很好的塑性，可以加工成 1 微米的超薄带及各种使用形态。
常用的合金有1J50、1J79、1J85 等。
1J50 的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些，但磁导率比硅钢高几十倍，铁损也比硅钢低2~3 倍。
做成较高频率(400~8000Hz)的变压器，空载电流小，适合制作100 瓦以下小型较高频率变压器。
1J79 具有好的综合性能，适用于高频低电压变压器，漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。
1J85 的初始磁导率可达十万以上，适合于作弱信号的低频或高频输入输出变压器、共模电感及高精度电流互感器等。
3.非晶合金(Amorphous alloys)硅钢和坡莫合金软磁材料都是晶态材料，原子在三维空间做规则排列，形成周期性的点阵 结构，存在着晶粒、晶界、位错、间隙原子、磁晶各向异性等缺陷，对软磁性能不利。
从磁性物理学上来说，原子不规则排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶态结构对获得优异软磁性能是十分理想的。
非晶态金属与合金是70 年代问世的一个新型材料领域。
它的制备技术完全不同于传统的方法，而是采用了冷却速度大约为每秒一百万度的超急冷凝固技术，从钢液到薄带成品一次成型，比一般冷轧金属薄带制造工艺减少了许多中间工序，这种新工艺被人们称之为对传统冶金工艺的一项革命。
由于超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，称之为非晶合金，被称为是冶金材料学的一项革命。
这种非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。
由于它的性能优异、工艺简单，从80 年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。
目前美、日、德国已具有完善的生产规模，并且大量的非晶合金产品逐渐取代硅钢和坡莫合金及铁氧体涌向市场。
常用的非晶合金的种类有：铁基、铁镍基、钴基非晶合金以及铁基纳米晶合金。
目前，非晶软磁合金所达到的最好单项性能水平为：初始磁导率μ0 = 14 × 104 钴基非晶最大磁导率μm = 220 × 104 钴基非晶矫顽力Hc = 0.001 Oe 钴基非晶矩形比Br/Bs = 0.995 钴基非晶饱和磁化强度4πMs = 18300 Gs 铁基非晶电阻率ρ = 270 微欧厘米常用的非晶合金的种类有：铁基、铁镍基、钴基非晶合金以及铁基纳米晶合金。
其国家牌号及性能特点见表及图所示，为便于对比，也列出晶态合金硅钢片、坡莫合金1J79 及铁氧体的相应性能。
这几类材料各有不同的特点，在不同的方面得到应用。
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1）. 铁基非晶合金(Fe-based amorphous alloys)铁基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度（1.54T），铁基非晶合金与硅钢的损耗比较，磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点，特别是铁损低（为取向硅钢片的1/3－1/5），代替硅钢做配电变压器可节能60－70％。
铁基非晶合金的带材厚度为0.03 毫米左右，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。
2）.铁镍基非晶合金(Fe-Ni based-amorphous alloy)铁镍基非晶合金是由40%Ni、40%Fe 及20%Si,B类金属元素所构成,它具有中等饱和磁感应强度 〔0.8T〕、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。
在中、低频率下具有低的铁损。
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。
价格比1J79 便宜30－50％。
铁镍基非晶合金的应用范围与中镍坡莫合金相对应, 但铁损和高的机械强度远比晶态合金优越；广泛用于漏电开关、精密电流互感器铁芯、磁屏蔽等。
铁镍基非晶合金是国内开发最早，也是目前国内非晶合金中应用量最大的非晶品种，年产量近200 吨左右。
空气中热处理不发生氧化铁镍基非晶合金（1K503）获得国家发明专利和美国专利权。
3）.钴基非晶合金(Co based-amorphous alloy)钴基非晶合金是由80%Co及20%Si,B类金属元素所构成，在所有的非晶合金中具有最高的导磁率，同时具有较低的饱和磁感应强度、低矫顽力、低损耗、优异的耐磨性和耐蚀性，良好的温度稳定性和时效稳定性，耐冲击振动。
一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感等，替代坡莫合金和铁氧体，但价格高。
4.微晶（纳米晶）合金（Nanocrystalline alloy）属于特殊的非晶合金，铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B 元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处理后可获得直径为10－20 纳米的微晶,弥散分布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料. 纳米晶材料具有优异的综合磁性能: 高饱和磁感(1.2Ｔ)、高初始磁导率(8 万)、低Hc(0.32A/M), 高磁感下的高频损耗低（P0.5T／20kHz＝30 W/kg）,电阻率为80 微欧厘米，比坡莫合金(50-60 微欧厘米)高, 经纵向或横向磁场处理，可得到高Br(0.9)或低Br 值(1000Gs). 是目前市场上综合性能最好的材料; 适用频率范围：50Hz-100kHz，最佳频率范围：20kHz-50kHz. 广泛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.有关非晶合金与微晶合金的说明：C1 ：非晶合金物质就其原子排列方式来说，可以划分为晶体和非晶体两类。
有些物质里面的原子排列是整齐有序的，就象阅兵式上的士兵，这叫做晶体，比如食盐、钻石、普通的钢铁就是这样。
也有些物质的原子排列是混乱的，就象一堆钢球的混乱堆积，这叫做非晶体，比如液体、气体、玻璃、塑料等。
对于金属材料来说，通常情况下，金属及合金在从液体凝固成固体（例如炼钢后的钢水凝固成钢锭）时，原子总是从液体的混乱排列转变成整齐的排列，即成为晶体。
因为只有这样，其结构才最稳定。
但是，如果金属或合金的凝固速度非常快（例如用每秒高达一百万度的冷却速率将铁－硼合金熔体凝固），原子来不及整齐排列便被冻结住了，最终的原子排列方式类似于液体，是混乱的，这就是非晶合金。
因为非晶合金原子的混乱排列情况类似于玻璃，所以又称为金属玻璃。
在下面的示意图中，左图为晶体的原子排列，右图为非晶体内部原子排列。
什么样的物质能够制造成非晶呢？从理论上说，任何物质主要它的液体冷却足够快，原子来不及整齐排列就凝固，那么原子在液态时的混乱排列被迅速冻结，就可以形成非晶。
但是，不同的物质形成非晶所需要的冷却速度大不相同。
例如，普通的玻璃只要慢慢冷却下来，得到的玻璃就是非晶态的。
而单一的金属则需要每秒高达一亿度以上的冷却速度才能形成非晶态。
由于目前工艺水平的限制，实际生产中难以达到如此高的冷却速度，也就是说，普通的单一的金属难以从生产上制成非晶。