軟磁材料基礎知識連載（一）

1.2非晶軟磁合金材料的種類
　　
1.2.1鐵基非晶合金
　　
鐵基非晶合金：主要元素是鐵、硅、硼、碳、磷等。它們的特點是磁性強（飽和磁感應強度可達1.4-1.7T）、磁導率、激磁電流和鐵損等軟磁性能優于硅鋼片，價格便宜，最適合替代硅鋼片，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降低鐵損60－70％。鐵基非晶合金的帶材厚度為0.03毫米左右，廣泛應用于中低頻變壓器的鐵心（一般在10千赫茲以下），例如配電變壓器、中頻變壓器、大功率電感、電抗器等。
　　
1.2.2鐵鎳基非晶合金
　　
鐵鎳基非晶合金：主要由鐵、鎳、硅、硼、磷等組成，它們的磁性比較弱（飽和磁感應強度大約為1T以下），價格較貴，但磁導率比較高，可以代替硅鋼片或者坡莫合金，用作高要求的中低頻變壓器鐵心，例如漏電開關互感器。
　　
1.2.3鈷基非晶合金
　　
鈷基非晶合金：由鈷和硅、硼等組成，有時為了獲得某些特殊的性能還添加其它元素，由于含鈷，它們價格很貴，磁性較弱（飽和磁感應強度一般在1T以下），但磁導率極高，一般用在要求嚴格的軍工電源、或高端民用電源中的變壓器、電感等，替代坡莫合金和鐵氧體。
　　
1.2.4納米(超微晶)軟磁合金材料
　　　
鐵基納米晶合金由鐵、硅、硼和少量的銅、鉬、鈮等組成，其中銅和鈮是獲得納米晶結構必不可少的元素。它們首先被制成非晶帶材，然后經過適當退火，形成微晶和非晶的混合組織。這種材料雖然便宜，但磁性能極好，某些領域幾乎能夠和非晶合金中最好的鈷基非晶合金相媲美，但是卻不含有昂貴的鈷，是工業和民用中高頻變壓器、互感器、電感的理想材料，也是坡莫合金和鐵氧體的換代產品。

2、特性參數：

2.1非晶納米晶軟磁合金材料與傳統軟磁合金材料磁性能比較：

材料名稱

2.2圖1 非晶、納米晶軟磁合金材料與傳統軟磁材料B-H曲線比較：

圖1 圖2

2.3圖2非晶、納米晶軟磁合金材料與傳統軟磁材料使用頻率范圍比較：
2.4 磁芯損耗曲線：

3、非晶軟磁合金材料的優點

3.1優良的磁性
　　
與傳統的金屬磁性材料相比，由于非晶合金原子排列無序，沒有晶體的各向異性，而且電阻率高，因此具有高的導磁率、低的損耗，是優良的軟磁材料，代替硅鋼、坡莫合金和鐵氧體等作為變壓器鐵心、互感器、傳感器等，可以大大提高變壓器效率、縮小體積、減輕重量、降低能耗。非晶合金的磁性能實際上是迄今為止非晶合金最主要的應用領域。
　　
3.2高強韌性
　　
明顯高于傳統的鋼鐵材料，可以作復合增強材料，如釣魚桿等。國外已經把塊狀非晶合金應用于高爾夫球擊球拍頭和微型齒輪。非晶合金絲材可能用在結構零件中，起強化作用。另外，非晶合金具有優良的耐磨性，再加上它們的磁性，可以制造各種磁頭。

3.3靈活的處理工藝
　　
和其它磁性材料相比，非晶合金具有很寬的化學成分范圍，而且即使同一種材料，通過不同的后續處理能夠很容易地獲得所需要的磁性。所以非晶合金的磁性能是非常靈活的，選擇余地很大，為電力電子元器件的選材提供了方便。

3.4制造工藝簡單，節能、環保
　　
傳統的薄鋼板，從煉鋼、澆鑄、鋼錠開坯、初軋、退火、熱軋、退火、酸洗、精軋、剪切到薄板成品，需要若干工藝環節、數十道工序。由于環節多，工藝繁雜，傳統的鋼鐵企業都是耗能大戶和污染大戶，有“水老虎”和“電老虎”之稱。而非晶合金的制造是在煉鋼之后直接噴帶，只需一步就制造出了薄帶成品，工藝大大簡化，節約了大量寶貴的能源，同時無污染物排放，對環境保護非常有利。正是由于非晶合金制造過程節能，同時它的磁性能優良，降低變壓器使用過程中的損耗，因此被稱為綠色材料和二十一世紀的材料。表1是非晶軟磁合金材料與其它常用軟磁材料性能的比較。