鐵氧體材料的特性

鐵氧體材料又稱氧化物磁性材料，它是由鐵和其它金屬組成的復(fù)合氧化物，其磁性屬亞鐵磁性，是由被氧離子所隔開(kāi)的磁性金屬離子間產(chǎn)生超交換相互作用，從而使處于不同晶格位置上的磁性金屬離子磁矩反向排列，若兩者的磁矩不相等，則表現(xiàn)出強(qiáng)磁性。軟磁鐵氧體材料是各種鐵氧體材料中產(chǎn)量最多，用途最廣泛的一種。這類材料的主要特點(diǎn)是起始磁導(dǎo)率高和矯頑力低，主要的晶格結(jié)構(gòu)為尖晶石結(jié)構(gòu)。若按化學(xué)成分分類，軟磁鐵氧體材料主要有 MnZn 系、 NiZn 系、 MgZn 系三大類；若按應(yīng)用特性參數(shù)分類，可分為高磁導(dǎo)率、功率鐵氧體材料、高頻鐵氧體材料、高電阻率材料、甚高頻軟磁鐵氧體材料(六角晶系高頻鐵氧體)、高頻大功率鐵氧體材料等

MnZn 系鐵氧體具有高的起始磁導(dǎo)率，較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，在無(wú)線電中頻或低頻范圍有低的損耗，它是 1 兆赫茲以下頻段范圍磁性能最優(yōu)良的鐵氧體材料。常用的 MnZn 系鐵氧體起始磁導(dǎo)率μ i =400-20000 ，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 Bs=400-530mT 。

NiZn 系鐵氧體使用頻率 100kHz ～ 100MHz ，最高可使用到 300MHz 。這類材料磁導(dǎo)率較低，電阻率很高，一般為 105 ～ 107 Ω cm 。因此，高頻渦流損耗小，是 1MHz 以上高頻段磁性能最優(yōu)良材料。常用 NiZn 系材料的磁導(dǎo)率μ i =5-1500 ，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度 Bs=250-400mT 。

MgZn 系鐵氧體材料的電阻率較高，主要應(yīng)用于制作顯像管或顯示管的偏轉(zhuǎn)線圈磁芯。

磁粉芯材料的特性

磁粉芯是由顆粒直徑很小( 0.5~5 m m )的鐵磁性粉粒與絕緣介質(zhì)混合壓制而成的磁芯，一般為環(huán)形，也有壓制成 E 形的。磁粉芯的電磁特性取決于金屬粉粒材料的導(dǎo)磁率、粉粒的大小與形狀、填充系數(shù)、絕緣介質(zhì)的含量、成型壓力、熱處理工藝等。磁粉芯主要用于電感鐵芯，由于金屬軟磁粉末被絕緣材料包圍，形成分散氣隙，大大降低了金屬軟磁材料的高頻渦流損耗，使磁粉芯具有抗飽和特性與寬頻響應(yīng)特性，特別適用于制作諧振電感、功率因數(shù)校正電感、輸出濾波電感、 EMI 濾波器電感等。

常用磁粉芯主要有鐵粉芯、鐵硅鋁粉芯、高磁通量( High Flux )粉芯、坡莫合金粉芯( MPP )。

鐵粉芯由碳基鐵磁粉及樹(shù)脂碳基鐵磁粉構(gòu)成，由于價(jià)格低廉，鐵粉芯至今仍然是用量最大的磁粉芯，磁導(dǎo)率為10～100。

鐵硅鋁粉芯的典型成分為： 9%Al 、 55Si 、 85? 。由于在純鐵中加入了硅和鋁，使材料的磁滯伸縮系數(shù)接近零，降低了材料將電磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能力，同時(shí)也降低了材料的損耗，使鐵硅鋁粉芯的損耗比鐵粉芯的損耗低。鐵硅鋁粉芯的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度在 1.05T 左右，磁導(dǎo)率有 26 、 60 、 75 、 90 、 125 等 5 種，比鐵粉芯具有更強(qiáng)的抗直流偏磁能力。由于不含有機(jī)成分，鐵硅鋁粉芯不存在老化問(wèn)題，工作溫度可達(dá) 200 ℃。

高磁通量( High Flux )粉芯的成分為： 50%Ni 、 50? ，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度為 1.4T 左右，磁導(dǎo)率有 14 、 26 、 60 、 125 、 147 、 160 等，是磁粉芯中具有最強(qiáng)抗直流偏磁能力的材料(如磁導(dǎo)率為 60 的 HF 材料在 1000Oe 磁場(chǎng)下仍然沒(méi)有飽和)，磁芯損耗與鐵粉芯相近，比鐵硅鋁大許多。主要用在高 DC 偏壓、大直流電和低頻交流電路中，也用于線路濾波器、交流電感、輸出電感、功率因數(shù)校正電感等，價(jià)格高于鐵粉芯和鐵硅鋁粉芯。

鉬坡莫合金粉芯( MPP )的成分為： 81%Ni 、 2%Mo 、 19? ，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度較低，約為 0.75T ，磁導(dǎo)率變化范圍大，從 14 到 550 ，磁滯伸縮系數(shù)接近零，溫度穩(wěn)定性極佳(磁導(dǎo)率小于 330 的材料從 -60 ℃ 到 80 ℃ 磁導(dǎo)率相對(duì)變化小于 0.4% )，在磁粉芯中具有最低的磁芯損耗，抗直流偏磁能力僅次于鐵硅鋁粉芯，由于含鎳量高，價(jià)格也是磁粉芯中最貴的。

硅鋼與鐵鎳合金的特性

硅鋼(鐵硅合金)具有穩(wěn)定性好、環(huán)境適應(yīng)性好和磁通密度高等特點(diǎn)，是電力和電子工業(yè)中用途最廣、用量最大的一種軟磁材料。 硅鋼是立方晶系的多晶體金屬合金，硅鋼片的性能受硅含量、雜質(zhì)( C 、 O 、 S 、 Mn 、 P 等)、晶粒取向、應(yīng)力、晶粒尺寸、鋼片厚度、鋼片表面質(zhì)量等七個(gè)因數(shù)的影響，提高硅鋼片性能有三條主要措施：改變晶粒結(jié)構(gòu)、調(diào)整硅含量和減少帶材厚度。硅鋼片又稱電工鋼板，按其制造工藝可分為熱軋電工鋼(含硅 2%-4.5% )、冷軋無(wú)取向硅鋼(含硅 0.5%-3% )和冷軋取向硅鋼(含硅約 3% )。 80 年代末， 已可以批量生產(chǎn)含硅量為 6.5% (磁滯伸縮在該成分下趨近于零)的無(wú)取向帶材，可進(jìn)一步降低噪聲。

鐵鎳合金又稱坡莫( Permalloy )，含鎳量在 30%-90% 范圍內(nèi)，主要形狀為帶材，主要特點(diǎn)是在弱、中磁場(chǎng)下有很高的磁導(dǎo)率和極小的矯頑力，加工性能好，有較好的防銹性能；經(jīng)過(guò)特定的加工，可獲得很好的磁性能，如超過(guò)十萬(wàn)的起始磁導(dǎo)率、超過(guò)百萬(wàn)的最大磁導(dǎo)率，小于 2 mOe 的矯頑力、接近 1 的矩形比系數(shù)、在相當(dāng)寬的磁場(chǎng)范圍內(nèi)保持恒導(dǎo)磁率等。由于含有鑷、鈷等貴重元素，此類合金價(jià)格高，帶材越薄、價(jià)格越昂貴。

非晶態(tài)合金與超微晶合金的特性

非晶態(tài)合金是一種新型軟磁材料，在晶態(tài)材料中原子在空間作周期性的有序排列，形成所謂晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，而在非晶態(tài)材料中原子在空間的排列無(wú)序，不存在宏觀的磁各向異性。非晶態(tài)材料具有優(yōu)異的磁性和韌性，具有高的電阻率和機(jī)電耦合系數(shù)，具有耐腐蝕、耐磨、高強(qiáng)度、高硬度的良好的材料特性。

非晶態(tài)合金是以鐵 、鎳、鈷為基材制作的合金。 鐵基非晶態(tài)合金鐵含量在 80 ％左右，具有高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和低的鐵損 、低的價(jià)格