1J75鎳鐵合金 坡莫合金 軟磁合金 高導(dǎo)磁合金

  目前大量應(yīng)用的坡莫合金是在鐵鎳的基礎(chǔ)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(shí),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(yīng)用。

(1)35%~40%Ni-Fe合金。

在含鎳35%~40%范圍內(nèi),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(shí),ρ=60μΩ.cm;而在48%時(shí),ρ=45μΩ.cm)和細(xì)晶粒各向同性微結(jié)構(gòu)相結(jié)合,導(dǎo)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(yīng)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(nèi)的合金具有坡莫合金中最高的飽和磁化強(qiáng)度,且K1>O,易磁化方向?yàn)椤Ｍㄟ^形成立方織構(gòu)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(jié)晶的{210}織構(gòu),或借助初次再結(jié)晶形成細(xì)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(dǎo)率和低矯頑力,可用于電流變壓器、接地故障斷路器、微電機(jī)和繼電器等。

(3)50%~65%Ni-Fe合金。

該成分范圍內(nèi)合金有最高的居里溫度,飽和磁化強(qiáng)度也較高,且在有序狀態(tài)K1≈O,因此磁場(chǎng)熱處理效應(yīng)特別明顯,能產(chǎn)生很強(qiáng)的感生磁各向異性。低溫(居里點(diǎn)以下約130℃)磁場(chǎng)熱處理時(shí),磁滯回線呈矩形,直流最大磁導(dǎo)率高,但動(dòng)態(tài)特性較差;高溫(居里點(diǎn)以下約60℃)磁場(chǎng)熱處理時(shí),回線的方形比有所下降,直流最大磁導(dǎo)率不高,但動(dòng)態(tài)特性好。含鎳約55%的鎳鐵合金(加2%鉬)經(jīng)高溫退火,形成{210}織構(gòu)或細(xì)晶粒二次再結(jié)晶組織,然后進(jìn)行高溫縱向磁場(chǎng)熱處理,可顯著提高μi和μm。具有細(xì)晶各向同性微結(jié)構(gòu)的含鎳65%的鎳鐵合金經(jīng)縱向磁場(chǎng)熱處理,可獲得良好動(dòng)態(tài)特性的矩形磁滯回線材料,適用于磁放大器。這種合金經(jīng)橫向磁場(chǎng)熱處理,可得低Br扁平狀回線,磁導(dǎo)率在一定的磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍內(nèi)變化很小,被稱為恒磁導(dǎo)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(dǎo)率。雖然二元的鎳鐵合金中K1和不可λ能同時(shí)降為零,但在此成分范圍內(nèi)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(shí)趨近于零,從而獲得很高的磁導(dǎo)率和很低的矯頑力。一般這種合金的μi可達(dá)40~60mH/m。1947年美國波佐思(R.M.Bozorth)等人用較純的原材料,經(jīng)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(dá)150mH/m以上,μm可達(dá)1130mH/m。20世紀(jì)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(dǎo)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(gòu),其回線還可呈矩形;同時(shí)控制該合金的有序度,使K1≥O,則顯示出良好的動(dòng)態(tài)特性,它很適合于做磁調(diào)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(wěn)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(dǎo)率(μ0)和最大磁導(dǎo)率(μm)高;某些合金在低磁場(chǎng)范圍內(nèi)磁導(dǎo)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(jié)構(gòu)狀態(tài)和成分密切相關(guān)。合金中的碳、硫、氮和氧等雜質(zhì)對(duì)磁性特別有害,因?yàn)樗鼈兪咕Ц窕?/b>,難以磁化,碳和氮還會(huì)引起磁時(shí)效現(xiàn)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(huì)使它的飽和磁感Bs降低。