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20000高斯; 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(diǎn)，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) 的工藝，可以有效地控制磁性能，比如超過十萬的初始磁導(dǎo)率、超過一百萬的最大磁導(dǎo)率、低到千分之二奧斯特的矯頑力、接近1或接近零的矩形系數(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1微米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100瓦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
軟磁材料(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(diǎn)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(dú)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(diǎn)。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。 我國自從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?！?九五”正在建立千噸級鐵基非晶生產(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 m0 = 14 ′ 104 鈷基非晶 最大磁導(dǎo)率 mm = 220 ′ 104 鈷基非晶 矯頑力 Hc = 0.001 Oe 鈷基非晶 矩形比 Br/Bs = 0.995 鈷基非晶 飽和磁化強(qiáng)度 4pMs = 18300 Gs 鐵基非晶 電阻率 r = 270 微歐厘米 （1）. 鐵基非晶合金 (Fe-based amorphous alloys) 鐵基非晶合金是由80 % Fe 及20% Si,B類金屬元素所構(gòu)成,它具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（ 1.54T〕，磁導(dǎo)率、激磁電流和鐵損等各方面都優(yōu)于硅鋼片的特點(diǎn)，特別是鐵損低（ 為取向硅鋼片的1/3－1/5〕，代替硅鋼做配電變壓器可節(jié)能60－70％。鐵基非晶合金的帶材厚度為0.03毫米左右，廣泛應(yīng)用于配電變壓器、大功率開關(guān)電源、脈沖變壓器、磁放大器、中頻變壓器及逆變器鐵芯, 適合于10kHz以下頻率使用。 （2）.鐵鎳基鈷基非晶合金 (Fe-Ni based-amorphous alloy) 鐵鎳基非晶合金是由40%Ni、40%Fe及20%類金屬元素所構(gòu)成,它具有中等飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度〔0.8T〕、較高的初始磁導(dǎo)率和很高的最大磁導(dǎo)率以及高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的韌性。在中、低頻率下具有低的鐵損。空氣中熱處理不發(fā)生氧化，經(jīng)磁場退火后可得到很好的矩形回線。價格比1J79 便宜30－50％。 鐵鎳基非晶合金的應(yīng)用范圍與中鎳坡莫合金相對應(yīng), 但鐵損和高的機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)比晶態(tài)合金優(yōu)越；代替1J79，廣泛用于漏電開關(guān)、精密電流互感器鐵芯、磁屏蔽等。鐵鎳基非晶合金是國內(nèi)開發(fā)最早，也是目前國內(nèi)非晶合金中應(yīng)用量最大的非晶品種，年產(chǎn)量近200噸左右.空氣中熱處理不發(fā)生氧化鐵鎳基非晶合金（1K503〕獲得國家發(fā)明專利和美國專利權(quán)。 K501、坡莫合金的磁化曲線比較 1K503不同頻率下的動態(tài)損耗曲線 鈷基非晶合金DC磁滯回線 鈷基非晶合金的動態(tài)損耗特性 (4). 鐵基納米晶合金 （Nanocrystalline alloy） 鐵基納米晶合金是由鐵元素為主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所構(gòu)成的合金經(jīng)快速凝固工藝所形成的一種非晶態(tài)材料，這種非晶態(tài)材料經(jīng)熱處理后可獲得直徑為10－20 納米的微晶,彌散分布在非晶態(tài)的基體上，被稱為微晶、納米晶材料或納米晶材料. 納米晶材料具有優(yōu)異的綜合磁性能: 高飽和磁感(1.2Ｔ)、高初始磁導(dǎo)率(8萬)、低Hc(0.32A/M), 高磁感下的高頻損耗低（P0.5T／20kHz＝30 W/kg）,電阻率為80 微歐厘米，比坡莫合金(50-60微歐厘米)高, 經(jīng)縱向或橫向磁場處理，可得到高Br(0.9)或低Br值(1000Gs). 是目前市場上綜合性能最好的材料; 適用頻率范圍：50Hz-100kHz，最佳頻率范圍：20kHz-50kHz. 廣泛應(yīng)用于大功率開關(guān)電源、逆變電源、磁放大器、高頻變壓器、高頻變換器、高頻扼流圈鐵芯、電流互感器鐵芯、漏電保護(hù)開關(guān)、共模電感鐵芯.
