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软磁材料是什么

发布时间:2025-02-06 02:58:09

软磁材料在科学界被定义为当磁化发生在Hc不大于100A/m的材料。这类材料具有低矫顽力和高磁导率,易于磁化且易于退磁,广泛应用于电工设备和电子设备中。最常用的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)及各种软磁铁氧体。

纯铁和低碳钢作为软磁材料的一种,其特点是饱和磁化强度高,价格低廉且加工性能好,适用于静态应用,如制造电磁铁芯、极靴、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩等。然而,这类材料的电阻率低,在交变磁场下涡流损耗大,仅适用于静态使用。

铁硅系合金,硅含量在0.5%至4.8%之间,制成薄板使用,通常称为硅钢片。在纯铁中加入硅后,可以消除磁性材料的磁性随使用时间而变化的现象。随着硅含量的增加,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,适用于交流领域,用于制造电机、变压器、继电器、互感器等的铁芯。

铁铝系合金,含铝6%至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,但脆性大,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。

铁硅铝系合金,通过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。

镍铁系合金和铁钴系合金也是软磁材料的重要组成部分。

软磁铁氧体是另一种非金属亚铁磁性软磁材料,电阻率高,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。非晶态软磁合金和超微晶软磁合金也是软磁材料的现代版本。

软磁材料的性能参数包括饱和磁感应强度Bs、剩余磁感应强度Br、矩形比、矫顽力Hc、磁导率μ等。这些参数决定了材料的工作性能,例如初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp,以及居里温度Tc和损耗P。

居里温度Tc是铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降的临界温度,当达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性。这确定了磁性器件工作的上限温度。

降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc;降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散(mW)/表面积(cm2)。

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