磁性材料，是古老而用途十分廣泛的功能材料，而物質(zhì)的磁性早在3000年以前就被人們所認(rèn)識和應(yīng)用，例如中國古代用天然磁鐵作為指南針?，F(xiàn)代磁性材料已經(jīng)廣泛的用在我們的生活之中，例如將永磁材料用作馬達(dá)，應(yīng)用于變壓器中的鐵心材料，作為存儲器使用的磁光盤，計算機(jī)用磁記錄軟盤等?？梢哉f，磁性材料與信息化、自動化、機(jī)電一體化、國防、國民經(jīng)濟(jì)的方方面面緊密相關(guān)。而通常認(rèn)為，磁性材料是指由過度元素鐵、鈷、鎳及其合金等能夠直接或間接產(chǎn)生磁性的物質(zhì)。

 簡介

　　實驗表明，任何物質(zhì)在外磁場中都能夠或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。根據(jù)物質(zhì)在外磁場中表現(xiàn)出的特性，物質(zhì)可地分為五類：順磁性物質(zhì)，抗磁性物質(zhì)，鐵磁性物質(zhì)，亞磁性物質(zhì)，反磁性物質(zhì)。 　　根據(jù)分子電流假說，物質(zhì)在磁場中應(yīng)該表現(xiàn)出大體相似的特性，但在此告訴我們物質(zhì)在外磁場中的特性差別很大．這反映了分子電流假說的局限性。實際上，各種物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是有差異的，這種物質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異性是物質(zhì)磁性差異的原因。  磁性材料的應(yīng)用——變壓器

我們把順磁性物質(zhì)和抗磁性物質(zhì)稱為弱磁性物質(zhì)，把鐵磁性物質(zhì)稱為強(qiáng)磁性物質(zhì)。通常所說的磁性材料是指強(qiáng)磁性物質(zhì)。磁性材料按磁化后去磁的難易可分為軟磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物質(zhì)叫軟磁性材料，不容易去碰的物質(zhì)叫硬磁性材料。一般來講軟磁性材料剩磁較小，硬磁性材料剩磁較大。

基本特性

　　1、磁性材料的磁化曲線 　　磁性材料是由鐵磁性物質(zhì)或亞鐵磁性物質(zhì)組成的，在外加磁場H 作用下，必有相應(yīng)的磁化強(qiáng)度M 或磁感應(yīng)強(qiáng)度B，它們隨磁場強(qiáng)度H 的變化曲線稱為磁化曲線（M～H或B～H曲線）。磁化曲線一般來說是非線性的，具有2個特點：磁飽和現(xiàn)象及磁滯現(xiàn)象。即當(dāng)磁場強(qiáng)度H足夠大時，磁化強(qiáng)度M達(dá)到一個確定的飽和值Ms，繼續(xù)增大H，Ms保持不變；以及當(dāng)材料的M值達(dá)到飽和后，外磁場H降低為零時，M并不恢復(fù)為零，而是沿MsMr曲線變化。材料的工作狀態(tài)相當(dāng)于M～H曲線或B～H曲線上的某一點，該點常稱為工作點。 2、軟磁材料的常用磁性能參數(shù) 　　飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs：其大小取決于材料的成分，它所對應(yīng)的物理狀態(tài)是材料內(nèi)部的磁化矢量整齊排列。 　　剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br：是磁滯回線上的特征參數(shù)，H回到0時的B值。 　　矩形比：Br∕Bs 　　矯頑力Hc：是表示材料磁化難易程度的量，取決于材料的成分及缺陷（雜質(zhì)、應(yīng)力等）。 　　磁導(dǎo)率μ：是磁滯回線上任何點所對應(yīng)的B與H的比值，與器件工作狀態(tài)密切相關(guān)。 　　初始磁導(dǎo)率μi、最大磁導(dǎo)率μm、微分磁導(dǎo)率μd、振幅磁導(dǎo)率μa、有效磁導(dǎo)率μe、脈沖磁導(dǎo)率μp。 　　居里溫度Tc：鐵磁物質(zhì)的磁化強(qiáng)度隨溫度升高而下降，達(dá)到某一溫度時，自發(fā)磁化消失，轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判?，該臨界溫度為居里溫度。它確定了磁性器件工作的上限溫度。 　　損耗P：磁滯損耗Ph及渦流損耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ，ρ 降低，磁滯損耗Ph的方法是降低矯頑力Hc；降低渦流損耗Pe 的方法是減薄磁性材料的厚度t 及提高材料的電阻率ρ。在自由靜止空氣中磁芯的損耗與磁芯的溫升關(guān)系為：總功率耗散（mW）/表面積（cm2） 　　3、軟磁材料的磁性參數(shù)與器件的電氣參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 　　在設(shè)計軟磁器件時，首先要根據(jù)電路的要求確定器件的電壓～電流特性。器件的電壓～電流特性與磁芯的幾何形狀及磁化狀態(tài)密切相關(guān)。設(shè)計者必須熟悉材料的磁化過程并拿握材料的磁性參數(shù)與器件電氣參數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。設(shè)計軟磁器件通常包括三個步驟：正確選用磁性材料；合理確定磁芯的幾何形狀及尺寸；根據(jù)磁性參數(shù)要求，模擬磁芯的工作狀態(tài)得到相應(yīng)的電氣參數(shù)。

簡史

　　中國是世界上最先發(fā)現(xiàn)物質(zhì)磁性現(xiàn)象和應(yīng)用磁性材料的國家。早在戰(zhàn)國時期就有關(guān)于天然磁性材料（如磁鐵礦）的記載。11世紀(jì)就發(fā)明了制造人工永磁材料的方法。1086年《夢溪筆談》記載了指南針的制作和使用。1099～1102年有指南針用于航海的記述，同時還發(fā)現(xiàn)了地磁偏角的現(xiàn)象。  磁性材料的磁滯回線

近代，電力工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了金屬磁性材料──硅鋼片（Si-Fe合金）的研制。永磁金屬從 19世紀(jì)的碳鋼發(fā)展到后來的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，軟磁金屬材料從片狀改為絲狀再改為粉狀，仍滿足不了頻率擴(kuò)展的要求。20世紀(jì)40年代，荷蘭J.L.斯諾伊克發(fā)明電阻率高、高頻特性好的鐵氧體軟磁材料，接著又出現(xiàn)了價格低廉的永磁鐵氧體。50年代初，隨著電子計算機(jī)的發(fā)展，美籍華人王安首先使用矩磁合金元件作為計算機(jī)的內(nèi)存儲器，不久被矩磁鐵氧體記憶磁芯取代，后者在60～70年代曾對計算機(jī)的發(fā)展起過重要的作用。50年代初人們發(fā)現(xiàn)鐵氧體具有獨特的微波特性，制成一系列微波鐵氧體器件。壓磁材料在第一次世界大戰(zhàn)時即已用于聲納技術(shù)，但由于壓電陶瓷的出現(xiàn)，使用有所減少。后來又出現(xiàn)了強(qiáng)壓磁性的稀土合金。非晶態(tài)（無定形）磁性材料是近代磁學(xué)研究的成果，在發(fā)明快速淬火技術(shù)后，1967年解決了制帶工藝，正向?qū)嵱没^渡。  軟磁材料的一種——鐵粉芯

分類

　　磁性材料具有磁有序的強(qiáng)磁性物質(zhì)，廣義還包括可應(yīng)用其磁性和磁效應(yīng)的弱磁性及反鐵磁性物質(zhì)。磁性是物質(zhì)的一種基本屬性。物質(zhì)按照其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其在外磁場中的性狀可分為抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)。鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)為強(qiáng)磁性物質(zhì)，抗磁性和順磁性物質(zhì)為弱磁性物質(zhì)。磁性材料按性質(zhì)分為金屬和非金屬兩類，前者主要有電工鋼、鎳基合金和稀土合金等，后者主要是鐵氧體材料。按使用又分為軟磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸縮材料、磁記錄材料、磁電阻材料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反應(yīng)磁性材料基本磁性能的有磁化曲線、磁滯回線和磁損耗等。 　　1、永磁材料 一經(jīng)外磁場磁化以后，即使在相當(dāng)大的反向磁場作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。對這類材料的要求是剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br高，矯頑力BHC(即  磁性材料

抗退磁能力)強(qiáng)，磁能積(BH)(即給空間提供的磁場能量)大。相對于軟磁材料而言,它亦稱為硬磁材料。  軟磁材料制品

永磁材料有合金、鐵氧體和金屬間化合物三類。①合金類:包括鑄造、燒結(jié)和可加工合金。鑄造合金的主要品種有:AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W)；燒結(jié)合金有：Re－Co（Re代表稀土元素）、Re－Fe以及AlNi（Co）、FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等，后兩種中BHC較低者亦稱半永磁材料。②鐵氧體類：主要成分為MO·6Fe2O3,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等復(fù)合組分。③金屬間化合物類：主要以MnBi為代表。 　　永磁材料有多種用途。①基于電磁力作用原理的應(yīng)用主要有：揚(yáng)聲器、話筒、電表、按鍵、電機(jī)、繼電器、傳感器、開關(guān)等。②基于磁電作用原理的應(yīng)用主要有：磁控管和行波管等微波電子管、顯像管、鈦泵、微波鐵氧體器件、磁阻器件、霍爾器件等。③基于磁力作用原理的應(yīng)用主要有：磁軸承、選礦機(jī)、磁力分離器、磁性吸盤、磁密封、磁黑板、玩具、標(biāo)牌、密碼鎖、復(fù)印機(jī)、控溫計等。其他方面的應(yīng)用還有：磁療、磁化水、磁麻醉等。 　　根據(jù)使用的需要，永磁材料可有不同的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。有些材料還有各向同性和各向異性之別。 　　2、軟磁材料  永磁材料

它的功能主要是導(dǎo)磁、電磁能量的轉(zhuǎn)換與傳輸。因此，對這類材料要求有較高的磁導(dǎo)率和磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時磁滯回線的面積或磁損耗要小。與永磁材料相反，其Br和BHC越小越好,但飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs則越大越好。 　　軟磁材料的一種——鐵粉芯 　　軟磁材料大體上可分為四類。①合金薄帶或薄片：FeNi(Mo)、FeSi、FeAl等。②非晶態(tài)合金薄帶:Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以適當(dāng)?shù)腟i、B、P和其他摻雜元素,又稱磁性玻璃。③磁介質(zhì)（鐵粉芯）:FeNi(Mo)、FeSiAl、羰基鐵和鐵氧體等粉料，經(jīng)電絕緣介質(zhì)包覆和粘合后按要求壓制成形。④鐵氧體：包括尖晶石型──M O·Fe2O3 (M 代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等),磁鉛石型──Ba3Me2Fe24O41(Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其復(fù)合組分)。 軟磁材料的應(yīng)用甚廣，主要用于磁性天線、電感器、變壓器、磁頭、耳機(jī)、繼電器、振動子、電視偏轉(zhuǎn)軛、電纜、延遲線、傳感器、微波吸收材料、電磁鐵、加速器高頻加速腔、磁場探頭、磁性基片、磁場屏蔽、高頻淬火聚能、電磁吸盤、磁敏元件(如磁熱材料作開關(guān))等。 　　3、矩磁材料和磁記錄材料 　　主要用作信息記錄、無接點開關(guān)、邏輯操作和信息放大。這種材料的特點是磁滯回線呈矩形。 　　4、旋磁材料 　　具有獨特的微波磁性，如導(dǎo)磁率的張量特性、法拉第旋轉(zhuǎn)、共振吸收、場移、相移、雙折射和自旋波等效應(yīng)。據(jù)此設(shè)計的器件主要用作微波能量的傳輸和轉(zhuǎn)換，常用的有隔離器、環(huán)行器、濾波器（固定式或電調(diào)式）、衰減器、相移器、調(diào)制器、開關(guān)、限幅器及延遲線等，還有尚在發(fā)展中的磁表面波和靜磁波器件（見微波鐵氧體器件）。常用的材料已形成系列，有Ni系、Mg系、Li系、YlG系和BiCaV系等鐵氧體材料；并可按器件的需要制成單晶、多晶、非晶或薄膜等不同的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。 　　5、壓磁材料 　　這類材料的特點是在外加磁場作用下會發(fā)生機(jī)械形變，故又稱磁致伸縮材料，它的功能是作磁聲或磁力能量的轉(zhuǎn)換。常用于超聲波發(fā)生器的振動頭、通信機(jī)的機(jī)械濾波器和電脈沖信號延遲線等，與微波技術(shù)結(jié)合則可制作微聲（或旋聲）器件。由于合金材料的機(jī)械強(qiáng)度高，抗振而不炸裂，故振動頭多用Ni系和NiCo系合金；在小信號下使用則多用Ni系和NiCo系鐵氧體。非晶態(tài)合金中新出現(xiàn)的有較強(qiáng)壓磁性的品種，適宜于制作延遲線。壓磁材料的生產(chǎn)和應(yīng)用遠(yuǎn)不及前面四種材料。 　　磁性材料的應(yīng)用——變壓器 　　磁性材料是生產(chǎn)、生活、國防科學(xué)技術(shù)中廣泛使用的材料。如制造電力技術(shù)中的各種電機(jī)、變壓器，電子技術(shù)中的各種磁性元件和微波電子管，通信技術(shù)中的濾波器和增感器，國防技術(shù)中的磁性水雷、電磁炮，各種家用電器等。此外，磁性材料在地礦探測、海洋探測以及信息、能源、生物、空間新技術(shù)中也獲得了廣泛的應(yīng)用。 磁性材料的用途廣泛。主要是利用其各種磁特性和特殊效應(yīng)制成元件或器件；用于存儲、傳輸和轉(zhuǎn)換電磁能量與信息，或在特定空間產(chǎn)生一定強(qiáng)度和分布的磁場；有時也以材料的自然形態(tài)而直接利用(如磁性液體)。磁性材料在電子技術(shù)領(lǐng)域和其他科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中都有重要的作用。  中國古代的指南針——司南

發(fā)展及種類

　　1、軟磁材料的發(fā)展 　　軟磁材料在工業(yè)中的應(yīng)用始于19世紀(jì)末。隨著電力工及電訊技術(shù)的興起，開始使用低碳鋼制造電機(jī)和變壓器，在電話線路中的電感線圈的磁芯中使用了細(xì)小的鐵粉、氧化鐵、細(xì)鐵絲等。到20世紀(jì)初，研制出了硅鋼片代替低碳鋼，提高了變壓器的效率，降低了損耗。直至現(xiàn)在硅鋼片在電力工業(yè)用軟磁材料中仍居首位。到20年代，無線電技術(shù)的興起，促進(jìn)了高導(dǎo)磁材料的發(fā)展，出現(xiàn)了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。從40年代到60年代，是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時期，雷達(dá)、電視廣播、集成電路的發(fā)明等，對軟磁材料的要求也更高，生產(chǎn)出了軟磁合金薄帶及軟磁鐵氧體材料。進(jìn)入70年代，隨著電訊、自動控制、計算機(jī)等行業(yè)的發(fā)展，研制出了磁頭用軟磁合金，除了傳統(tǒng)的晶態(tài)軟磁合金外，又興起了另一類材料——非晶態(tài)軟磁合金。 2、常用軟磁磁芯的種類 　　鐵、鈷、鎳三種鐵磁性元素是構(gòu)成磁性材料的基本組元。  磁性材料

按（主要成分、磁性特點、結(jié)構(gòu)特點）制品形態(tài)分類： 　　(1) 粉芯類： 磁粉芯，包括：鐵粉芯、鐵硅鋁粉芯、高磁通量粉芯（High Flux）、坡莫合金粉芯（MPP）、鐵氧體磁芯 　　(2) 帶繞鐵芯：硅鋼片、坡莫合金、非晶及納米晶合金

常用軟磁磁芯

　　磁粉芯是由鐵磁性粉粒與絕緣介質(zhì)混合壓制而成的一種軟磁材料。由于鐵磁性顆粒很小（高頻下使用的為0.5～5 微米），又被非磁性電絕緣膜物質(zhì)隔開，因此，一方面可以隔絕渦流，材料適用于較高頻率；另一方面由于顆粒之間的間隙效應(yīng)，導(dǎo)致材料具有低導(dǎo)磁率及恒導(dǎo)磁特性；又由于顆粒尺寸小，基本上不發(fā)生集膚現(xiàn)象，磁導(dǎo)率隨頻率的變化也就較為穩(wěn)定。主要用于高頻電感。磁粉芯的磁電性能主要取決于粉粒材料的導(dǎo)磁率、粉粒的大小和形狀、它們的填充系數(shù)、絕緣介質(zhì)的含量、成型壓力及熱處理工藝等。 　　常用的磁粉芯有鐵粉芯、坡莫合金粉芯及鐵硅鋁粉芯三種。 磁芯的有效磁導(dǎo)率μe及電感的計算公式為： μe = DL/4N2S × 109 。其中：D 為磁芯平均直徑（cm），L為電感量（享），N 為繞線匝數(shù)，S為磁芯有效截面積（cm2）。 　　(1) 鐵粉芯 　　常用鐵粉芯是由碳基鐵磁粉及樹脂碳基鐵磁粉構(gòu)成。在粉芯中價格最低。飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值在1.4T左右；磁導(dǎo)率范圍從22～100；初始磁導(dǎo)率μi隨頻率的變化穩(wěn)定性好；直流電流疊加性能好；但高頻下?lián)p耗高。鐵粉芯初始磁導(dǎo)率隨直流磁場強(qiáng)度的變化。鐵粉芯初始磁導(dǎo)率隨頻率的變化 　　(2)坡莫合金粉芯 　　坡莫合金粉芯主要有鉬坡莫合金粉芯（MPP）及高磁通量粉芯（High Flux）。 　　MPP 是由81%Ni、2%Mo及Fe粉構(gòu)成。主要特點是：飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值在7500Gs左右；磁導(dǎo)率范圍大，從14～550；在粉末磁芯中具有最低的損耗；溫度穩(wěn)定性極佳，廣泛用于太空設(shè)備、露天設(shè)備等；磁致伸縮系數(shù)接近零，在不同的頻率下工作時無噪聲產(chǎn)生。主要應(yīng)用于300kHz以下的高品質(zhì)因素Q濾波器、感應(yīng)負(fù)載線圈、諧振電路、在對溫度穩(wěn)定性要求高的LC電路上常用、輸出電感、功率因素補(bǔ)償電路等, 在AC電路中常用, 粉芯中價格最貴。 　　高磁通粉芯HF是由50%Ni、50%Fe粉構(gòu)成。主要特點是：飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值在15000Gs 左右；磁導(dǎo)率范圍從14～160；在粉末磁芯中具有最高的磁感應(yīng)強(qiáng)度，最高的直流偏壓能力；磁芯體積小。主要應(yīng)用于線路濾波器、交流電感、輸出電感、功率因素校正電路等, 在DC 電路中常用，高DC 偏壓、高直流電和低交流電上用得多。價格低于MPP。 　　(3) 鐵硅鋁粉芯（Kool Mμ Cores） 　　鐵硅鋁粉芯由9%Al、5%Si, 85%Fe粉構(gòu)成。主要是替代鐵粉芯，損耗比鐵粉芯低80%，可在8kHz以上頻率下使用；飽和磁感在1.05T 左右；導(dǎo)磁率從26～125；磁致伸縮系數(shù)接近0，在不同的頻率下工作時無噪聲產(chǎn)生；比MPP有更高的DC偏壓能力；具有最佳的性能價格比。主要應(yīng)用于交流電感、輸出電感、線路濾波器、功率因素校正電路等。有時也替代有氣隙鐵氧體作變壓器鐵芯使用。 　　2、 軟磁鐵氧體（Ferrites） 　　軟磁鐵氧體 　　軟磁鐵氧體是以Fe2O3為主成分的亞鐵磁性氧化物，采用粉末冶金方法生產(chǎn)。有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等幾類，其中Mn-Zn鐵氧體的產(chǎn)量和用量最大，Mn-Zn鐵氧體的電阻率低，為1～10 歐姆-米，一般在100kHZ 以下的頻率使用。Cu-Zn、Ni-Zn鐵氧體的電阻率為102～104 歐姆-米，在100kHz～10 兆赫的無線電頻段的損耗小，多用在無線電用天線線圈、無線電中頻變壓器。磁芯形狀種類豐富，有E、I、U、EC、ETD形、方形（RM、EP、PQ）、罐形（PC、RS、DS）及圓形等。在應(yīng)用上很方便。由于軟磁鐵氧體不使用鎳等稀缺材料也能得到高磁導(dǎo)率，粉末冶金方法又適宜于大批量生產(chǎn)，因此成本低，又因為是燒結(jié)物硬度大、對應(yīng)力不敏感，在應(yīng)用上很方便。而且磁導(dǎo)率隨頻率的變化特性穩(wěn)定，在150kHz以下基本保持不變。隨著軟磁鐵氧體的出現(xiàn)，磁粉芯的生產(chǎn)大大減少了，很多原來使用磁粉芯的地方均被軟磁鐵氧體所代替。 國內(nèi)外鐵氧體的生產(chǎn)廠家很多，在此僅以美國的Magnetics公司生產(chǎn)的Mn-Zn鐵氧體為例介紹其應(yīng)用狀況。分為三類基本材料：電信用基本材料、寬帶及EMI材料、功率型材料。 　　電信用鐵氧體的磁導(dǎo)率從750～2300, 具有低損耗因子、高品質(zhì)因素Q、穩(wěn)定的磁導(dǎo)率隨溫度/時間關(guān)系, 是磁導(dǎo)率在工作中下降最慢的一種，約每10年下降3%～4%。廣泛應(yīng)用于高Q濾波器、調(diào)諧濾波器、負(fù)載線圈、阻抗匹配變壓器、接近傳感器。寬帶鐵氧體也就是常說的高導(dǎo)磁率鐵氧體，磁導(dǎo)率分別有5000、10000、15000。其特性為具有低損耗因子、高磁導(dǎo)率、高阻抗/頻率特性。廣泛應(yīng)用于共模濾波器、飽和電感、電流互感器、漏電保護(hù)器、絕緣變壓器、信號及脈沖變壓器，在寬帶變壓器和EMI上多用。功率鐵氧體具有高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，為4000～5000Gs。另外具有低損耗/頻率關(guān)系和低損耗/溫度關(guān)系。也就是說，隨頻率增大、損耗上升不大；隨溫度提高、損耗變化不大。廣泛應(yīng)用于功率扼流圈、并列式濾波器、開關(guān)電源變壓器、開關(guān)電源電感、功率因素校正電路。 　　(二) 帶繞鐵芯 　　1、硅鋼片鐵芯 　　硅鋼片是一種合金，在純鐵中加入少量的硅（一般在4.5%以下）形成的鐵硅系合金稱為硅鋼。該類鐵芯具有最高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值為20000Gs；由于它們具有較好的磁電性能，又易于大批生產(chǎn)，價格便宜，機(jī)械應(yīng)力影響小等優(yōu)點，在電力電子行業(yè)中獲得極為廣泛的應(yīng)用，如電力變壓器、配電變壓器、電流互感器等鐵芯。是軟磁材料中產(chǎn)量和使用量最大的材料。也是電源變壓器用磁性材料中用量最大的材料。特別是在低頻、大功率下最為適用。常用的有冷軋硅鋼薄板DG3、冷軋無取向電工鋼帶DW、冷軋取向電工鋼帶DQ，適用于各類電子系統(tǒng)、家用電器中的中、小功率低頻變壓器和扼流圈、電抗器、電感器鐵芯，這類合金韌性好，可以沖片、切割等加工，鐵芯有疊片式及卷繞式。但高頻下?lián)p耗急劇增加，一般使用頻率不超過400Hz。從應(yīng)用角度看，對硅鋼的選擇要考慮兩方面的因素：磁性和成本。對小型電機(jī)、電抗器和繼電器，可選純鐵或低硅鋼片；對于大型電機(jī)，可選高硅熱軋硅鋼片、單取向或無取向冷軋硅鋼片；對變壓器常選用單取向冷軋硅鋼片。在工頻下使用時，常用帶材的厚度為0.2~0.35毫米；在400Hz下使用時，常選0.1毫米厚度為宜。厚度越薄，價格越高。 　　2、坡莫合金 　　坡莫合金鐵芯 　　坡莫合金常指鐵鎳系合金，鎳含量在30~90%范圍內(nèi)。是應(yīng)用非常廣泛的軟磁合金。通過適當(dāng)?shù)墓に?，可以有效地控制磁性能，比如超過105的初始磁導(dǎo)率、超過106的最大磁導(dǎo)率、低到2‰奧斯特的矯頑力、接近1或接近0的矩形系數(shù)，具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)的坡莫合金具有很好的塑性，可以加工成1μm的超薄帶及各種使用形態(tài)。常用的合金有1J50、1J79、1J85等。1J50 的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度比硅鋼稍低一些，但磁導(dǎo)率比硅鋼高幾十倍，鐵損也比硅鋼低2~3倍。做成較高頻率(400~8000Hz)的變壓器，空載電流小，適合制作100W以下小型較高頻率變壓器。1J79 具有好的綜合性能，適用于高頻低電壓變壓器，漏電保護(hù)開關(guān)鐵芯、共模電感鐵芯及電流互感器鐵芯。1J85 的初始磁導(dǎo)率可達(dá)十萬105以上，適合于作弱信號的低頻或高頻輸入輸出變壓器、共模電感及高精度電流互感器等。 3、非晶及納米晶軟磁合金（Amorphous and Nanocrystalline alloys） 　　硅鋼和坡莫合金軟磁材料都是晶態(tài)材料，原子在三維空間做規(guī)則排列，形成周期性的點陣結(jié)構(gòu)，存在著晶粒、晶界、位錯、間隙原子、磁晶各向異性等缺陷，對軟磁性能不利。從磁性物理學(xué)上來說，原子不規(guī)則排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)對獲得優(yōu)異軟磁性能是十分理想的。非晶態(tài)金屬與合金是70年代問世的一個新型材料領(lǐng)域。它的制備技術(shù)完全不同于傳統(tǒng)的方法，而是采用了冷卻速度大約為每秒一百萬度的超急冷凝固技術(shù)，從鋼液到薄帶成品一次成型，比一般冷軋金屬薄帶制造工藝減少了許多中間工序，這種新工藝被人們稱之為對傳統(tǒng)冶金工藝的一項革命。由于超急冷凝固，合金凝固時原子來不及有序排列結(jié)晶，得到的固態(tài)合金是長程無序結(jié)構(gòu)，沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在，稱之為非晶合金，被稱為是冶金材料學(xué)的一項革命。這種非晶合金具有許多獨特的性能，如優(yōu)異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高的強(qiáng)度、硬度和韌性，高的電阻率和機(jī)電耦合性能等。由于它的性能優(yōu)異、工藝簡單，從80年代開始成為國內(nèi)外材料科學(xué)界的研究開發(fā)重點。目前美、日、德國已具有完善的生產(chǎn)規(guī)模，并且大量的非晶合金產(chǎn)品逐漸取代硅鋼和坡莫合金及鐵氧體涌向市場。 　　中國自從70年代開始了非晶態(tài)合金的研究及開發(fā)工作，經(jīng)過“六五”、“七五”、“八五”期間的重大科技攻關(guān)項目的完成，共取得科研成果134項，國家發(fā)明獎2項，獲專利16項，已有近百個合金品種。鋼鐵研究總院現(xiàn)具有4條非晶合金帶材生產(chǎn)線、一條非晶合金元器件鐵芯生產(chǎn)線。生產(chǎn)各種定型的鐵基、鐵鎳基、鈷基和納米晶帶材及鐵芯，適用于逆變電源、開關(guān)電源、電源變壓器、漏電保護(hù)器、電感器的鐵芯元件，年產(chǎn)值近2000萬元?！熬盼濉闭诮⑶嵓夎F基非晶生產(chǎn)線，進(jìn)入國際先進(jìn)水平行列。 　　目前，非晶軟磁合金所達(dá)到的最好單項性能水平為： 　　初始磁導(dǎo)率 μo = 14 × 104 　　鈷基非晶最大磁導(dǎo)率 μm= 220 × 104 　　鈷基非晶矯頑力 Hc = 0.001 Oe 　　  磁性材料

鈷基非晶矩形比 Br/Bs = 0.995 　　鈷基非晶飽和磁化強(qiáng)度 4πMs = 18300Gs 　　鐵基非晶電阻率 ρ= 270μΩ/cm 　　常用的非晶合金的種類有：鐵基、鐵鎳基、鈷基非晶合金以及鐵基納米晶合金。其國家牌號及性能特點見表及圖所示，為便于對比，也列出晶態(tài)合金硅鋼片、坡莫合金1J79 及鐵氧體的相應(yīng)性能。這幾類材料各有不同的特點，在不同的方面得到應(yīng)用。 　　牌號基本成分和特征： 　　1K101 Fe-Si-B 系快淬軟磁鐵基合金 　　1K102 Fe-Si-B-C 系快淬軟磁鐵基合金 　　1K103 Fe-Si-B-Ni 系快淬軟磁鐵基合金 　　1K104 Fe-Si-B-Ni Mo 系快淬軟磁鐵基合金 　　1K105 Fe-Si-B-Cr(及其他元素)系快淬軟磁鐵基合金 　　1K106 高頻低損耗Fe-Si-B 系快淬軟磁鐵基合金 　　1K107 高頻低損耗Fe-Nb-Cu-Si-B 系快淬軟磁鐵基納米晶合金 　　1K201 高脈沖磁導(dǎo)率快淬軟磁鈷基合金 　　1K202 高剩磁比快淬軟磁鈷基合金 　　1K203 高磁感低損耗快淬軟磁鈷基合金 　　1K204 高頻低損耗快淬軟磁鈷基合金 　　1K205 高起始磁導(dǎo)率快淬軟磁鈷基合金 　　1K206 淬態(tài)高磁導(dǎo)率軟磁鈷基合金 　　1K501 Fe-Ni-P-B 系快淬軟磁鐵鎳基合金 　　1K502 Fe-Ni-V-Si-B 系快淬軟磁鐵鎳基合金 　　400Hz: 硅鋼鐵芯 非晶鐵芯 　　功率(W) 45 45 　　鐵芯損耗(W) 2.4 1.3 　　激磁功率(VA) 6.1 1.3 　　總重量(g) 295 276

展望

　　磁電共存這一基本規(guī)律導(dǎo)致了磁性材料必然與電子技術(shù)相互促進(jìn)而發(fā)展，例如光電子技術(shù)促進(jìn)了光磁材料和磁光材料的研制。磁性半導(dǎo)體材料和磁敏材料和器件可以應(yīng)用于遙感、遙則技術(shù)和機(jī)器人。人們正在研究新的非晶態(tài)和稀土磁性材料（如FeNa合金）。磁性液體已進(jìn)入實用階段。某些新的物理和化學(xué)效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)（如拓?fù)湫?yīng)）也給新材料的研制和應(yīng)用（如磁聲和磁熱效應(yīng)的應(yīng)用）提供了條件。