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深入解析軟磁材料、坡莫合金及1J85合金的磁學特性
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2024/12/11 11:28:00 |
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深入解析軟磁材料、坡莫合金及1J85合金的磁學特性 詳細說明 |
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1 軟磁材料概述
軟磁材料是一種具有獨特性質(zhì)的磁性材料，其特性在于易于在外界磁場的作用下磁化，而當磁場消失后，其磁性幾乎完全消失。此外，軟磁材料還具備高磁導(dǎo)率、低退磁因子以及低矯頑力等特點，這些特性使得軟磁材料在電磁鐵、變壓器、交流發(fā)電機、繼電器以及各類高頻電磁元件的磁芯和磁棒等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
軟磁材料在工業(yè)中的應(yīng)用歷史可追溯至19世紀。到了20世紀初期，硅鋼片開始取代低碳鋼，首次應(yīng)用于電話的感應(yīng)線圈中，這一變革不僅顯著提升了傳輸效率，還有效降低了損耗。20世紀20年代，隨著無線電技術(shù)的快速發(fā)展，坡莫合金磁粉芯應(yīng)運而生。隨后的40年代至60年代，雷達、電視廣播、集成電路等新興技術(shù)的出現(xiàn)，對軟磁材料提出了更高的要求，推動了軟磁合金薄帶和軟磁鐵氧體材料的研發(fā)。進入70年代后，隨著電信、自動化控制、計算機工業(yè)等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，磁頭用軟磁合金也應(yīng)運而生。自上世紀80年代末以來，納米晶材料的出現(xiàn)更是為磁性材料領(lǐng)域注入了新的活力。1988年，日本日立公司的吉澤克仁等人在Fe-Si-B系非晶態(tài)合金中加入了Cu和Nb等元素，進一步推動了軟磁材料的發(fā)展。
2坡莫合金簡介
坡莫合金是一種鐵鎳合金，其鎳含量范圍在35%至90%之間。這種合金的~大特點是，在施加弱磁場時，具有較高的磁導(dǎo)率和飽和磁感應(yīng)強度。關(guān)于坡莫合金的研究，~早可追溯到百余年前，由美國人Elmen發(fā)起。他發(fā)現(xiàn)，當鎳含量為78%時，鐵鎳合金的初始磁導(dǎo)率達到~高，因此將這種合金命名為坡莫合金。Elmen還發(fā)現(xiàn)，通過適當?shù)臒崽幚�，可以顯著改善合金的磁性能，如獲得超過10⁵的初始磁導(dǎo)率、超過10⁶的~大磁導(dǎo)率、低至2%的矯頑力以及接近0的矩形系數(shù)。此外，面心立方形態(tài)的坡莫合金具有良好的加工性能，可以加工成帶材、板材等多種形態(tài)。
3 影響1J85合金性能的關(guān)鍵因素
通過對軟磁合金的深入分析和研究，發(fā)現(xiàn)多種因素對1J85合金的性能具有顯著影響。了解這些因素及其對合金的危害，并據(jù)此進行調(diào)整，可以有效地優(yōu)化和提高合金的性能。
（1）化學成分
邱春林等人的研究發(fā)現(xiàn)，軟磁合金的初始磁導(dǎo)率受鎳含量分布的影響較大。對于快冷合金，鎳含量在75%至80%之間時，具有~大的初始磁導(dǎo)率；對于爐冷合金，~大初始磁導(dǎo)率存在兩個峰值，分別約為45%和82%；對于低溫回火合金，~大初始磁導(dǎo)率的峰值則出現(xiàn)在40%和85%左右�？傮w上，初始磁導(dǎo)率隨著鎳含量的增加先增大后減小。在合金中加入Mo元素可以抑制合金的有序度轉(zhuǎn)變速度，減小對應(yīng)力的反應(yīng)，從而改變合金的磁性能。然而，過量的Mo元素添加會導(dǎo)致居里溫度和飽和磁感應(yīng)強度下降，因此冶煉過程中一般選擇添加5%的Mo含量。
（2）晶體結(jié)構(gòu)
合金中的晶粒由于晶體結(jié)構(gòu)中存在的磁晶各向異性，其取向?qū)Υ判阅芫哂酗@著影響。對于高Ni的坡莫合金，磁晶各向異性常數(shù)小于0，[100]方向易于磁化；而對于低Ni的坡莫合金，磁晶各向異性常數(shù)大于0，[111]方向則易于磁化。經(jīng)過高形變量冷軋后高溫熱處理退火，可以形成立方取向，在合金中出現(xiàn)織構(gòu)，從而提高磁性能。此外，合金的晶粒大小存在~優(yōu)尺寸。由于外加磁場的不同，磁化方式也會發(fā)生變化。~佳尺寸隨著外加磁場在合金磁化過程中的逐漸增大而降低。研究還發(fā)現(xiàn)，外加磁場較小時，磁化過程主要為磁疇轉(zhuǎn)動；而外加磁場較大時，磁化過程則主要為疇壁移動。在不同大小的外加磁場下，晶粒尺寸對合金飽和磁感應(yīng)強度的影響也不同：施加強磁場時，磁化程度主要受晶界的影響；晶粒越大，晶界越少，磁疇轉(zhuǎn)動越容易，飽和磁感應(yīng)強度越高；而施加弱磁場時，磁化難易程度主要受晶體織構(gòu)的影響；晶粒越大，織構(gòu)越少，磁疇移動受阻，飽和磁感應(yīng)強度越低。
（4）熱處理工藝
熱處理工藝可以去除雜質(zhì)、降低矯頑力，并獲得均勻致密的再結(jié)晶組織，達到無序化狀態(tài)。李晨雋等人通過氫氣作為保護氣對1J85合金進行熱處理，并獲得了顯著的結(jié)果。實驗發(fā)現(xiàn)，在1200℃以下，隨著退火溫度的升高，矯頑力逐漸減少，初始磁導(dǎo)率和~大磁導(dǎo)率呈上升趨勢；而飽和磁感應(yīng)強度的變化則不明顯。這意味著合金的磁性能與熱處理溫度呈正相關(guān)。然而，當退火溫度超過1200℃后，繼續(xù)升高溫度會導(dǎo)致初始磁導(dǎo)率和~大磁導(dǎo)率顯著下降，同時矯頑力大幅提升。這表明此時合金的磁性能已大幅下降。
一、
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產(chǎn)品名稱：深入解析軟磁材料、坡莫合金及1J85合金的磁學特性 |
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