目錄:
(一)、對於軟磁材料的基本性能的要求有哪些
(二)、提高軟磁材料初始磁導率的途徑有哪些
(三)、軟磁可以分為哪幾大類?他們在性能和應用場合上有些差別?
(四)、常用的金屬軟磁材料有哪些?他們各有什么特點,分別有那些應用?
(五)、常用的鐵氧體材料有哪些?他們各有什么特點,分別有那些應用?
(六)、與傳統晶態材料相比,非晶態軟磁材料具有那些優勢?如何制備非晶態磁性材料?
(七)、為什么說納米晶合金的發明是軟磁材料的一個突破性進展?納米晶軟磁材料如何制備有哪些典型應用?
(一)、對於軟磁材料的基本性能的要求有哪些
高的初始磁導率和最大磁導率,低矯頑力,高飽和磁感應強度,低功率損耗,高穩定性,低剩余磁感應強度,低鐵損,高電阻率,低磁致伸縮系數
(二)、提高軟磁材料初始磁導率的途徑有哪些
提高炮和磁化強度
降低磁晶各向異性常熟和磁致伸縮系數
控制晶粒尺寸的大小
改善材料的顯微結構(材料的織構化)
一般而言,多晶體各晶粒在空間的取向是任意的,各晶粒之間沒有一定的位向關系。而經過冷加工,或者其他一些冶金,熱處理過程后(如鑄造、電鍍、氣相沉積、熱加工、退火等等),多晶體的取向分布狀態可以明顯偏離隨機分布狀態,呈現一定的規則性。這樣一種位向分布就稱為織構,或者擇優取向(Preferred Orientation)。在摩擦學領域,出現的表面織構或表面紋理(Surface Texture)與通常的織構不同,它是指固體表面具有一定規則的三維形貌。
降低應力
物體由於外因(受力、濕度、溫度場變化等)而變形時,在物體內各部分之間產生相互作用的內力,以抵抗這種外因的作用,並試圖使物體從變形后的位置恢復到變形前的位置。
在所考察的截面某一點單位面積上的內力稱為應力。同截面垂直的稱為正應力或法向應力,同截面相切的稱為剪應力或切應力。物體由於外因(受力、濕度、溫度場變化等)而變形時,在物體內各部分之間產生相互作用的內力,以抵抗這種外因的作用,並試圖使物體從變形后的位置恢復到變形前的位置。
在所考察的截面某一點單位面積上的內力稱為應力。同截面垂直的稱為正應力或法向應力,同截面相切的稱為剪應力或切應力。
(三)、軟磁可以分為哪幾大類?他們在性能和應用場合上有些差別?
軟磁材料分為金屬軟磁材料,鐵氧體軟磁材料,納米晶軟磁材料
金屬軟磁材料具有高的飽和磁化強度
鐵氧體軟磁磁材料具有亞鐵磁性,其飽和磁化強度比金屬軟磁材料低,但電阻率較高s,因而具有良好的高頻特性,具有高初始磁導率,高品質因數,高穩定性和高截至頻率
納米晶軟磁合金具備了鐵非晶合金的高磁感應強度和鈷基非合金的高磁導率,低損耗,低成本,同時由於非晶態軟磁材料不具有晶粒結構,因而磁導率高,矯頑力小,具有優良的綜合軟磁性能
(四)、常用的金屬軟磁材料有哪些?他們各有什么特點,分別有那些應用?
電工純鐵:磁性能受含碳量影響,且存在時效效應,渦流損耗比較大,只能應用於直流磁場中,主要用於制造電磁鐵的鐵芯和磁極,繼電器的磁路和各種零件等
硅鋼:由於在電工純鐵中參雜了硅形成固溶體,使得合金電阻率提高,降低了材料的渦流損耗並且隨着硅含量的增加,磁滯損耗降低,在弱磁場中等磁場強度的磁場下,磁導率增加,是交流電器用的比較理想的材料
坡莫合金:坡莫合金具有很高的磁導率,成分圍寬,且磁性能可以通過改變成分和熱處理工藝進行調節,因此可以用在弱磁場下具有很高磁導率的鐵芯材料和瓷屏蔽材料,也可以在要求低剩磁和恆磁導率的脈沖變壓器材料,還可以做各種磁矩合金,熱磁合金和磁致伸縮合金
鐵鋁合金:與其他金屬材料相比具有較高的強度、硬度和耐磨性;合金密度低,可以減輕磁性元器件的鐵芯重量;且對應力不敏感,適用於在沖擊、震動等環境下工作,此外,鐵鋁合金還具有良好的穩定性和扛核輻射性能等優點
鐵硅鋁合金:(仙台斯特合金):該合金的磁致伸縮系數和磁給向異性常數幾乎同時趨近於零,同時具有高磁導率和低矯頑力,且電阻率高耐磨性好,可作為理想的磁頭磁芯材料
鐵鈷合金(坡莫合金):具有高飽和磁化強度,高的初始磁導率和最大磁導率,但加工性能較差,通常用作直流電磁鐵芯,極頭材料,由於其具有較高的飽和磁致伸縮系數,也是一種很好的磁致伸縮合金
(五)、常用的鐵氧體材料有哪些?他們各有什么特點,分別有那些應用?
尖晶石型鐵氧體,石榴石型鐵氧體和磁鉛石型鐵氧體
尖晶石鐵氧體:尖晶石鐵氧體在低頻段下應用極廣,在500Hz頻率下較其他鐵氧體具有更多優點,磁滯損耗低,在相同高磁導率的情況下居里溫度較高
石榴石型鐵氧體:石榴石型鐵氧體的電阻率遠高於尖晶石的電阻率,因而比尖晶石型鐵氧體具有更廣的應用頻段圍,而且在十二面體座(24c)離子的置換對居里溫度影響不大,但卻對其他性能如線寬DH ,飽和磁化強度Ms等可能會產生顯著的改變,因此可以做到在居里溫度變化不大的條件下改變Ms,DH等量。
主要用於高頻圍磁鉛石型鐵氧體具有單軸磁晶各向異性,在高頻和超高頻具有廣泛應用空間,主要作為超高頻軟磁材料,微波毫米潑段材料
(六)、與傳統晶態材料相比,非晶態軟磁材料具有那些優勢?如何制備非晶態磁性材料?
非晶態材料具有的特征:
(1)結構長程無序,短程有序
(2)不存在位錯和晶錯,因而作為磁性材料,具有高導磁率和低矯頑力
(3)電阻率比同種晶態材料高,高頻場合使用時,材料渦流損耗小
(4)機械強度較高且硬度較高
(5)扛化學腐蝕能力強,抗伽馬射線及中子等服飾能力強
(6)不具有晶粒結構,在磁學性能上屬於各向同性
制備方法:
氣相沉積法
液相急冷法
高能離子注入法
(七)、為什么說納米晶合金的發明是軟磁材料的一個突破性進展?納米晶軟磁材料如何制備有哪些典型應用?
納米晶軟磁合金同時兼備了鐵基非晶合金的高磁感應強度和鈷基非晶合金的高磁導率、低損耗,並且是成本低廉的鐵基材料,是理想的低成本高性能材料。制備方法主要通過非晶晶化法,先利用熔體急冷法獲得非晶條帶,然后再略高於非晶晶化溫度下退火一段時間,使之納米晶化。典型應用主要有:功率變壓器,脈沖變壓器,高頻變壓器,可飽和電抗器,磁開關等。