[科普中國(guó)]-軟磁性材料

軟磁性材料指的是當(dāng)磁化發(fā)生在Hc不大于1000A/m，這樣的材料稱為軟磁體。軟磁性材料的剩磁與矯頑磁力都很小，即磁滯回線很窄，它與基本磁化曲線幾乎重合。這種軟磁性材料適宜作電感線圈、變壓器、繼電器和電機(jī)的鐵心。常用的軟磁性材料有硅鋼片，坡莫合金和鐵氧體等1。

原理不同的鐵磁材料磁滯現(xiàn)象的程度不同，磁滯回線水平方向越寬的材料，也就是磁滯回線面積越大的材料，其磁滯現(xiàn)象越嚴(yán)重。

磁滯回線面積寬闊，材料的剩磁和矯頑磁力都大，其磁滯損失嚴(yán)重，不宜于作交變磁場(chǎng)中工作的鐵心，而適合于作永久磁鐵，這種材料稱為硬磁性材料。

磁滯回線瘦窄，而面積較小，這種材料稱為軟磁性材料，它的磁滯損失較小，適于交變磁場(chǎng)工作。軟磁材料是電子工業(yè)中變壓器、電機(jī)等電磁設(shè)備所不可缺少的材料。

性能參數(shù)飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs：其大小取決于材料的成分，它所對(duì)應(yīng)的物理狀態(tài)是材料內(nèi)部的磁化矢量整齊排列。

剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br：是磁滯回線上的特征參數(shù)，H回到0時(shí)的B值。

矩形比：Br∕Bs

矯頑力Hc：是表示材料磁化難易程度的量，取決于材料的成分及缺陷（雜質(zhì)、應(yīng)力等）。

磁導(dǎo)率μ：是磁滯回線上任何點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的B與H的比值，與器件工作狀態(tài)密切相關(guān)。

初始磁導(dǎo)率μi、最大磁導(dǎo)率μm、微分磁導(dǎo)率μd、振幅磁導(dǎo)率μa、有效磁導(dǎo)率μe、脈沖磁導(dǎo)率μp。

居里溫度Tc：鐵磁物質(zhì)的磁化強(qiáng)度隨溫度升高而下降，達(dá)到某一溫度時(shí)，自發(fā)磁化消失，轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判?，該臨界溫度為居里溫度。它確定了磁性器件工作的上限溫度。

降低磁滯損耗Ph的方法是降低矯頑力Hc；降低渦流損耗Pe 的方法是減薄磁性材料的厚度t 及提高材料的電阻率ρ。在自由靜止空氣中磁芯的損耗與磁芯的溫升關(guān)系為：總功率耗散（mW）/表面積（cm2）1。

分類1. 硅鋼片

硅鋼片是電源變壓器、電機(jī)、阻流線圈和低頻電路的輸入輸出變壓器等設(shè)備最常用的材料。硅鋼片質(zhì)量的好壞，通常用飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度B來(lái)表示。好的硅鋼片飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)10000高斯以上，看上去晶粒多、片子薄、質(zhì)脆、斷面曲折。差的硅鋼片只有6000高斯，看上去呈深黑色、片子厚、韌性大、斷面平直。

有一種專供C型變壓器鐵心用的冷軋硅鋼片，它的導(dǎo)磁性能是有方向性的，使用時(shí)要沿導(dǎo)磁性強(qiáng)的方向制成狀，用卷繞法作成“C”型變壓器鐵心，其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度比普通硅鋼片高很多，采用這種硅鋼片可大大提高磁感應(yīng)強(qiáng)度，減小鐵心的體積和重量。

2. 坡莫合金

坡莫合金又叫鐵鎳合金，它在弱磁場(chǎng)（小電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)）下具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，能滿足電信工程的特殊需要。例如超坡莫合金的初始導(dǎo)磁率μ0可達(dá)10萬(wàn)以上。但坡莫合金中含有鎳，比較貴重，不宜廣泛地使用，只在一些要求靈敏度高、體積又必需小的電磁器件中，才采用這種材料，它是一種高級(jí)的軟磁性材料。

3. 鐵氧體

鐵氧體是通信設(shè)備中大量使用的磁性元件，可以用它作電感和變壓器鐵心。鐵氧體就其形狀來(lái)分有E型如圖3-19，罐形如圖3-20和環(huán)形如圖3-21所示。E形鐵氧體多用來(lái)作變壓器的鐵心，罐形鐵氧體多用來(lái)作電感線圈和某些變壓器的鐵心，環(huán)形鐵氧體用來(lái)作特殊要求的電感線圈。

鐵氧體是一種非金屬的磁性材料，其電阻率較高，在102～109歐姆—厘米之間，渦流損耗小，起始導(dǎo)磁率大，其值可由幾十到幾千。使用頻率范圍不同，則可選用不同類型的鐵氧體，其頻率可由幾百赫到幾百兆赫。這種磁性材料的主要缺點(diǎn)是機(jī)械性能脆，熱穩(wěn)定性差，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度低2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李曉林 - 教授 - 西南大學(xué)